本文關鍵詞：無位置BLDC電機控制器及測試系統(tǒng)的設計和實現

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【摘要】：BLDC電機由于其良好的調速性能,控制方法靈活,效率高,起動轉矩大,使用壽命長,越來越廣泛應用于計算機,軍事,汽車,家電等領域。在傳統(tǒng)直流無刷電機控制系統(tǒng)中,轉子位置信號通常都是采用霍爾傳感器或者光電傳感器來獲取轉。既增加了系統(tǒng)的額外成本,又降低了穩(wěn)定性,并且受位置傳感器精度影響。這些問題都限制了BLDC電機的應用范圍。近年來圍繞著電機無位置傳感器控制的控制技術得到了國內外許多學者的關注,也產生了許多相關理論和方法,拓展BLDC電機的應用場合�；谝陨媳尘�,本文以直流無刷電機為控制對象,使用轉子luenberger觀測器理論研究和設計一種無位置傳感器的BLDC電機矢量控制系統(tǒng)。同時利用控制器內置的異步通訊模塊實現與PC機上下位機的通訊和數據交換工作,設計與實現一種無位置電機矢量控制器及其測試系統(tǒng),對于電機控制器的應用與推廣有著實際的意義。具體內容如下：1)介紹了電機無位置傳感器控制技術的發(fā)展背景及幾種常用的位置估計算法,并建立BLDC電機的數學模型,提出luenberger觀測器的應用與直流無刷電機無位置傳感器控制技術。2)軟件設計與實現,給出了各部分的流程圖,包括系統(tǒng)中斷,位置估計,開環(huán)啟動,PID控制器等各部分的詳細實現過程。3)硬件設計與實現,本文采樣STM32F103芯片作為微控制器搭建控制器的硬件平臺,另外還包括電源電路,調速電路,驅動電路,各種保護電路等。4)測試系統(tǒng)上位機的軟件與硬件的設計實現。仿真和實驗結果表明,本文設計的無位置傳感器算法理論正確可行,結構簡單,效果好,對實際的電機控制系統(tǒng)具有指導意義。
【關鍵詞】：永磁同步電機 電壓空間矢量調制 luenberger觀測器 UART通訊
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM33
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-14
• 1.1 研究工作背景分析11
• 1.2 國內外發(fā)展現狀及趨勢11-12
• 1.3 論文的意義12
• 1.4 本文的主要工作12-13
• 1.5 論文的章節(jié)組織結構13-14
• 第二章 相關背景技術介紹14-27
• 2.1 永磁同步電機控制系統(tǒng)簡介14-15
• 2.2 正弦波電機的系統(tǒng)控制方案15-16
• 2.2.1 直接轉矩控制技術15-16
• 2.2.2 矢量控制技術16
• 2.3 電機無位置傳感器控制策略16-19
• 2.4 BLDC電機的矢量控制19-26
• 2.4.1 luenberger觀測器的設計22-23
• 2.4.2 luenberger觀測器在BLDC電機矢量控制中應用23-26
• 2.5 本章小結26-27
• 第三章 控制器及其測試系統(tǒng)需求分析27-32
• 3.1 電機控制器的設計需求分析27-29
• 3.1.1 電機控制器自檢功能需求27-28
• 3.1.2 電機控制器停機功能需求28
• 3.1.3 電機控制器啟動功能需求28
• 3.1.4 電機控制器運行功能需求28-29
• 3.1.5 控制器故障停機功能需求29
• 3.2 綜合測試系統(tǒng)設計需求分析29-31
• 3.2.1 測試目標的負載設計需求29-30
• 3.2.2 測試輸出信號精度設計要求30
• 3.2.3 上位機測試系統(tǒng)的功能要求30-31
• 3.3 本章小結31-32
• 第四章 控制系統(tǒng)的軟件仿真32-48
• 4.1 仿真模型32-33
• 4.2 電壓空間矢量原理33-39
• 4.3 仿真結果分析39-47
• 4.3.1 空載調速階躍39-40
• 4.3.2 加載啟動40-42
• 4.3.3 抗干擾測試42-45
• 4.3.4 低速測試45-47
• 4.4 本章小結47-48
• 第五章 系統(tǒng)硬件設計與實現48-56
• 5.1 芯片簡介48-49
• 5.2 基于STM32F103RB的BLDC電機矢量控制器的硬件設計49-54
• 5.2.1 電源電路50-51
• 5.2.2 電機調速電路51
• 5.2.3 電流采樣電路51-52
• 5.2.4 驅動電路52-53
• 5.2.5 過流保護電路53-54
• 5.2.6 欠壓保護電路54
• 5.3 測試系統(tǒng)上位機接口電路54-55
• 5.4 本章小結55-56
• 第六章 系統(tǒng)軟件設計與實現56-70
• 6.1 系統(tǒng)程序主狀態(tài)機56
• 6.2 主程序介紹56-57
• 6.3 系統(tǒng)中斷介紹57-60
• 6.3.1 系統(tǒng)定時器中斷57-58
• 6.3.2 ADC-DMA中斷58-60
• 6.4 位置估計60-61
• 6.5 開環(huán)啟動61-63
• 6.6 PID控制算法63-65
• 6.7 電流濾波算法65-66
• 6.8 循環(huán)控制66-67
• 6.9 測試系統(tǒng)上位機軟件設計與實現67-69
• 6.10 本章小結69-70
• 第七章 實驗結果分析70-80
• 7.1 實驗平臺的搭建70-71
• 7.2 電機啟動實驗71-72
• 7.3 穩(wěn)態(tài)運行實驗72-74
• 7.4 調速實驗74-76
• 7.5 干擾實驗76
• 7.6 電流響應實驗76-78
• 7.7 測試系統(tǒng)通訊連接實驗78-79
• 7.8 本章小結79-80
• 第八章 結論和展望80-81
• 8.1 項目實現現狀與成果80
• 8.2 項目實現特色與技術創(chuàng)新80
• 8.3 項目設計的不足與展望80-81
• 致謝81-82
• 參考文獻82-84

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本文編號：976197