本文關(guān)鍵詞：直流無刷電機無位置傳感器控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 直流無刷電機 無位置傳感器控制 反電勢法 啟動方法 高速 STM32F051

【摘要】：近年來,直流無刷電機(Brushless Direct Current Motor, BLDCM)因其節(jié)能、噪音小、結(jié)構(gòu)緊湊、壽命長等特點在電機應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但在很多電機應(yīng)用領(lǐng)域中,大多采用有位置傳感器的直流無刷電機或有刷電機。有位置傳感器無刷電機因位置傳感器提高了應(yīng)用成本,增加了電機故障率；而有刷電機需要定期維護,運行過程中存在很大電磁干擾,且效率較低。因此,使用無位置傳感器直流無刷電機,對提高電機應(yīng)用的效率、壽命和降低應(yīng)用成本方面具有重要意義�；诖�,本文主要設(shè)計實現(xiàn)了一個直流無刷電機無位置傳感器控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)基于STM32F051平臺,并在傳統(tǒng)的反電勢過零法基礎(chǔ)上做了兩處改進：為了保證啟動可靠,優(yōu)化實現(xiàn)了一種“定位-二次加速”啟動方法,此方法不需要設(shè)計復(fù)雜的加速曲線,對負(fù)載變化適應(yīng)性強；為了實現(xiàn)高速運行,去掉濾波電容,使用九電阻法進行過零點檢測,避免了高速運行時過零點相移對換向的影響。經(jīng)過對本系統(tǒng)的分析和測試表明,本文設(shè)計的控制器啟動過程平穩(wěn)可靠,對磁極數(shù)大于4對的電機,觀察不到抖動現(xiàn)象；支持的最高電氣轉(zhuǎn)速可達到210,000 rpm；具有恒速和恒流的控制功能；工作電壓范圍為9V-24 V,峰值電流20 A；具有過流及過溫保護等功能：并已通過了2000小時的老化測試。本文設(shè)計的控制系統(tǒng)可直接滿足手持吸塵器電機應(yīng)用,并對航模、船模、風(fēng)機、風(fēng)扇等應(yīng)用都有一定的實用價值。
【關(guān)鍵詞】：直流無刷電機 無位置傳感器控制 反電勢法 啟動方法 高速 STM32F051
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM33;TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 課題背景與意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 無位置傳感器控制方法10-11
• 1.2.2 轉(zhuǎn)子初始位置檢測方法和啟動方法11-12
• 1.3 研究內(nèi)容與設(shè)計指標(biāo)12-13
• 1.3.1 主要內(nèi)容12-13
• 1.3.2 設(shè)計要求和指標(biāo)13
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)13-15
• 第二章 BLDCM控制系統(tǒng)的基本原理15-31
• 2.1 直流無刷電機的基本結(jié)構(gòu)15-17
• 2.1.1 電機本體的結(jié)構(gòu)15-16
• 2.1.2 轉(zhuǎn)子位置辨識模塊16-17
• 2.1.3 電子換向模塊17
• 2.2 直流無刷電機的運行原理17-21
• 2.2.1 直流無刷電機的控制結(jié)構(gòu)17-18
• 2.2.2 直流無刷電機的運行原理18-21
• 2.3 直流無刷電機的數(shù)學(xué)模型21-24
• 2.3.1 穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型22-23
• 2.3.2 動態(tài)數(shù)學(xué)模型23-24
• 2.4 直流無刷電機的PWM調(diào)速原理24-27
• 2.4.1 PWM調(diào)速原理24-25
• 2.4.2 常見PWM調(diào)制方式25-27
• 2.5 無位置傳感器控制方案分析27-29
• 2.5.1 手持吸塵器類電機的應(yīng)用特點分析27
• 2.5.2 常用無位置傳感器控制方法分析27-29
• 2.6 本章小結(jié)29-31
• 第三章 基于反電勢過零法的BLDCM控制系統(tǒng)的設(shè)計31-49
• 3.1 反電勢法的控制原理31-35
• 3.1.1 反電勢法基本控制原理31-32
• 3.1.2 啟動方法分析和選擇32-33
• 3.1.3 轉(zhuǎn)子位置檢測方法分析和選擇33-35
• 3.2 基于反電勢過零法的啟動方案35-38
• 3.2.1 三段式啟動算法35-36
• 3.2.2 基于三段式啟動算法的改進36-38
• 3.3 基于反電勢過零法的轉(zhuǎn)子位置檢測方案38-44
• 3.3.1 轉(zhuǎn)子位置檢測電路的工作原理38-39
• 3.3.2 九電阻法轉(zhuǎn)子位置檢測方案39-40
• 3.3.3 九電阻法的轉(zhuǎn)子位置信號的特點40-42
• 3.3.4 九電阻法的轉(zhuǎn)子位置信號檢測時機選擇42-44
• 3.4 轉(zhuǎn)子位置檢測的抗干擾方案44-48
• 3.4.1 比較器模塊方案44-45
• 3.4.2 逆變模塊的方案45-46
• 3.4.3 驅(qū)動模塊的方案46-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第四章 基于STM32F051的BLDCM控制系統(tǒng)的軟硬件實現(xiàn)49-65
• 4.1 BLDCM控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)49-50
• 4.1.1 系統(tǒng)整體硬件結(jié)構(gòu)49-50
• 4.1.2 系統(tǒng)整體工作流程50
• 4.2 BLDCM控制系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)50-56
• 4.2.1 STM32F051主控芯片51
• 4.2.2 位置檢測模塊的實現(xiàn)51-52
• 4.2.3 驅(qū)動、逆變模塊的實現(xiàn)52-54
• 4.2.4 電壓及電流檢測模塊的實現(xiàn)54-55
• 4.2.5 電源模塊的實現(xiàn)55-56
• 4.3 BLDCM控制系統(tǒng)的PCB實現(xiàn)56-57
• 4.4 BLDCM控制系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)57-64
• 4.4.1 啟動算法的實現(xiàn)57-59
• 4.4.2 過零檢測方法的實現(xiàn)59-61
• 4.4.3 轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的實現(xiàn)61-62
• 4.4.4 電流閉環(huán)控制的實現(xiàn)62-63
• 4.4.5 算法中的重要參數(shù)及確定依據(jù)63-64
• 4.5 本章小結(jié)64-65
• 第五章 系統(tǒng)的調(diào)試與測試65-77
• 5.1 系統(tǒng)調(diào)試65-66
• 5.1.1 硬件調(diào)試65-66
• 5.1.2 軟件調(diào)試66
• 5.2 系統(tǒng)測試及結(jié)果分析66-75
• 5.2.1 電機啟動測試66-69
• 5.2.2 最大轉(zhuǎn)速測試69-70
• 5.2.3 恒電流、恒轉(zhuǎn)速測試70-71
• 5.2.4 工作電壓范圍及相關(guān)保護功能測試71-72
• 5.2.5 電機運行效率分析72-74
• 5.2.6 測試總結(jié)74-75
• 5.3 本章小結(jié)75-77
• 第六章 總結(jié)與展望77-79
• 6.1 總結(jié)77
• 6.2 展望77-79
• 參考文獻79-83
• 致謝83-85
• 研究生期間發(fā)表的論文及成果85-87
• 附錄87-89

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