無刷電機(jī)具有壽命長,效率高,噪音小等優(yōu)點(diǎn),被日益廣泛的應(yīng)用在汽車電子、工業(yè)控制、家用電器等領(lǐng)域。但是,社會上的大多數(shù)無刷電機(jī)的調(diào)速方式是靠控制PWM的占空比實現(xiàn)馬達(dá)調(diào)速。這樣以來,電機(jī)的EMI中的傳導(dǎo)干擾噪聲很大,需要在硬件電路中增加一定的電子元器件來降低傳導(dǎo)噪聲。為此,本論文研究了另一種控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法,此設(shè)計不僅可以實現(xiàn)馬達(dá)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié),而且可以有效地抑制電機(jī)的傳導(dǎo)噪聲。這種方法是利用控制電機(jī)的導(dǎo)通角度以及關(guān)斷角度來實現(xiàn)電機(jī)的速度調(diào)節(jié)。論文綜述了無刷電機(jī)的國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,討論了無刷電機(jī)的控制方式及電機(jī)結(jié)構(gòu);基于STM8S003低功耗微處理器,本論文設(shè)計并制作了單相無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件電路,不僅對各個硬件電路模塊做了進(jìn)一步分析,而且對各個電子元器件進(jìn)行的參數(shù)設(shè)定;在此硬件電路的基礎(chǔ)上,本論文完成了控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)與調(diào)試,并且對各個控制軟件模塊的控制流程圖進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,從理論上證明了此控制算法的可行性。最后,針對于這個控制系統(tǒng)進(jìn)行了試驗測試,包括通過超級終端更改控制器內(nèi)部的控制參數(shù),并實現(xiàn)控制參數(shù)的保存,EMI傳導(dǎo)噪聲測試等等,最終驗證了所提控制方法的有效性。本論文與傳統(tǒng)的馬達(dá)控制方式相比,有以下兩個創(chuàng)新點(diǎn)。在軟件維護(hù)方面,本設(shè)計利用超級終端可以實現(xiàn)對控制器的二次編程,并且二次編程的控制參數(shù)可以保存到控制器內(nèi)部,在下次啟動控制器時,控制參數(shù)會自動下載近來,不需要用戶重復(fù)設(shè)置控制參數(shù)。在電機(jī)速度調(diào)節(jié)方面,本設(shè)計摒棄了傳統(tǒng)的利用調(diào)節(jié)PWM占空比的方式,采用控制導(dǎo)通角度來調(diào)節(jié)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。傳統(tǒng)方式由于PWM的頻率固定,EMI中的傳導(dǎo)噪聲會在某一頻率點(diǎn)較高。本論文的調(diào)速方式控制轉(zhuǎn)速的頻率由電機(jī)轉(zhuǎn)速決定,所以這一方式相電流波形頻率不固定,時刻在變化,類似于抖頻技術(shù),可以有效的降低EMI中的傳導(dǎo)噪聲。
【學(xué)位單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM33
【部分圖文】：

按照驅(qū)動方式不同又可分為方波驅(qū)動和正弦波驅(qū)動[12]。有位置傳感傳感器的控制方式就是在電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁體附近安裝一個位置傳感器，將轉(zhuǎn)子的位置機(jī)械信號轉(zhuǎn)換為 MCU 可以識別的電信號。這個傳感器對轉(zhuǎn)子永磁體的磁場比較敏感，在 N 極和 S 極在其感應(yīng)區(qū)間內(nèi)會產(chǎn)生不同的電信號。我們通常用到的位置傳感器是霍爾傳感器。霍爾傳感器的輸出有的是模擬量，有的是數(shù)字量。輸出為模擬量的霍爾傳感器叫做線性霍爾傳感器。這種霍爾傳感器的輸出信號為模擬量，模擬信號的大小由其附近磁場強(qiáng)弱決定。磁場越強(qiáng)，輸出的模擬信號的幅值越高，反之越低。輸出信號為高低電平的霍爾傳感器叫做數(shù)字霍爾傳感器。數(shù)字霍爾傳感器又根據(jù)其輸出高電平時附近磁場的性質(zhì)分為 N 型霍爾傳感器和 S 型霍爾傳感器。在這里我們用到的是 N 型數(shù)字霍爾傳感器，這種傳感器會將電機(jī)的位置信號轉(zhuǎn)化為 MCU 可以識別的電信號。MCU通過檢測接受到的電信號電平的高低，判斷轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置，改變開關(guān)管的導(dǎo)通時序，從而在定子繞組上形成旋轉(zhuǎn)磁場，這個旋轉(zhuǎn)磁場就會與定子的永磁體相互電磁作用，產(chǎn)生電磁力矩，從而拖動電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。有位置傳感器的控制原理框圖如圖 2-1 所示。

圖 2-2 無位置傳感器直流無刷電機(jī)的控制框圖方波驅(qū)動通常為三相六狀態(tài)兩兩 120 度導(dǎo)通[14]。假設(shè)我們把電機(jī)一個電周期設(shè) 度。在一個電周期內(nèi)，每相都導(dǎo)通 120 度。任意時刻都只有兩相通電，其余一，我們就是通過檢測不通電那一相的反電動勢來估算轉(zhuǎn)子的位置。一個電周期六個狀態(tài)，所以每個狀態(tài)的時間為 60 度。假設(shè)電機(jī)的三相繞組我們定義為 U那么六個狀態(tài)分別為 UV，UW，VW，VU，WU 和 WV。U 相的上橋會連續(xù)導(dǎo)態(tài)，下橋也會連續(xù)導(dǎo)通兩個狀態(tài)。同理，V 相的上下橋也分別連續(xù)導(dǎo)通兩個狀的上下橋也分別連續(xù)導(dǎo)通兩個狀態(tài)。兩個狀態(tài)也就是 120 度，所以叫做 120 度驅(qū)動的相電壓波形如圖 2-3 所示。相電流波形如圖 2-4 所示。

圖 2-2 無位置傳感器直流無刷電機(jī)的控制框圖驅(qū)動通常為三相六狀態(tài)兩兩 120 度導(dǎo)通[14]。假設(shè)我們把電機(jī)一個電周期設(shè)在一個電周期內(nèi)，每相都導(dǎo)通 120 度。任意時刻都只有兩相通電，其余一們就是通過檢測不通電那一相的反電動勢來估算轉(zhuǎn)子的位置。一個電周期狀態(tài)，所以每個狀態(tài)的時間為 60 度。假設(shè)電機(jī)的三相繞組我們定義為 U六個狀態(tài)分別為 UV，UW，VW，VU，WU 和 WV。U 相的上橋會連續(xù)導(dǎo)下橋也會連續(xù)導(dǎo)通兩個狀態(tài)。同理，V 相的上下橋也分別連續(xù)導(dǎo)通兩個狀下橋也分別連續(xù)導(dǎo)通兩個狀態(tài)。兩個狀態(tài)也就是 120 度，所以叫做 120 度的相電壓波形如圖 2-3 所示。相電流波形如圖 2-4 所示。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 陳文敏;黃開勝;何良遠(yuǎn);楊勇;;基于Maxwell的單相無刷直流電動機(jī)分析與設(shè)計[J];微電機(jī);2013年03期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 梁偉;單相無刷直流電機(jī)及其無位置傳感器控制系統(tǒng)研究[D];浙江大學(xué);2014年

本文編號：2869465