直流無刷電機（英文Brushless DC Motor,簡稱BLDCM）使用定子繞組、轉子磁鐵取代有刷電機的定子磁鐵、轉子繞組,摒棄了電刷結構,大大延長了電機的使用壽命。它不但擁有直流電機啟動性能、調速性能優(yōu)越的特點,而且還兼具著交流電機結構簡單、運行平穩(wěn)、易于維護的優(yōu)點。直流無刷電機近幾年來發(fā)展迅速,廣泛應用于電車、工業(yè)控制、自動化以及航空航天等領域,因此研究高性能的直流無刷電機模擬驅動器具有重要的現實意義和實際價值。首先,論文簡述了直流無刷電機的結構,推導并建立了數學模型,分析了直流無刷電機的工作原理和控制技術。由于驅動器采用方波驅動直流無刷電機,不可避免的受到轉矩脈動的影響,所以研究了轉矩脈動的形成原因及抑制方法,在比較了常用的PWM調制方式的基礎上提出了一種新的ON-PWM-ON調制方式,其完全消除了非換相期間非導通相續(xù)流現象,配合改進的組合式PWM調速控制策略,有效地減小了電機的換相轉矩脈動,進一步提升了模擬驅動器系統(tǒng)的性能。其次,針對傳統(tǒng)的軟件控制方式速度慢、抗干擾能力差等特點,設計了一套全硬件電路的高性能模擬器,選用原ATMEL公司的復雜可編程邏輯器件（以下簡稱為CPLD... 

【文章來源】：山東理工大學山東省

【文章頁數】：65 頁

【學位級別】：碩士

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定子與轉子模型

山東理工大學碩士學位論文第二章直流無刷電機的工作原理及控制技術11速度PI電流PI電流采樣位置傳感器速度計算PWM信號BLDCM換相單元位置反饋圖2.6雙閉環(huán)控制框圖Fig.2.6Doubleclosedloopcontrolblockdiagram2.4.1六步梯形換相控制直流無刷電機三相繞組采用Y型連接簡化繞組如圖2.7所示，通過前面章節(jié)分析可以看出，電機驅動選擇二二導通方式即每次只有兩相導通，圖中箭頭表示電流方向，數字表示依次導通的順序，電機轉動一圈電流的方向改變六次，換相六次所以稱為六步梯形換相控制方式�，F在分析了三相繞組的導通順序，也了解了霍爾傳感器發(fā)出信號所代表的電機轉子的位置，那么只需要將電機轉子位置與三相繞組導通順序對應起來就可以實現正確的換相控制了。圖2.7繞組通電順序Fig.2.7Poweronsequenceofwinding直流無刷電機換相控制邏輯需要從分析霍爾信號與反電動勢波形的相位關系得出，由于這一技術相對成熟這里直接給出霍爾120°安裝二二導通方式下換相控制真值表，如表2.1所示。換相時，控制核心收到三路相位差120°的方波信號，首先判斷電機的正反轉，然后根據真值表確定下一刻需要導通與關斷的MOS管，每個周期如此循環(huán)六次即為換相階段，這僅為換相保證電機正確運轉，不包括調速功能。

山東理工大學碩士學位論文第二章直流無刷電機的工作原理及控制技術17212(12)83deDEUETTTtLω(2.14)采用相同的分析方法，并參考文獻[53]可以得到選用PWM-ON-PWM調制方式換相轉矩脈動值為：22283dDEUETtLω(2.15)2.5.4改進的PWM調速控制策略傳統(tǒng)的PWM控制策略只是選擇一種相對最合適調制方式，并沒有考慮實際電機轉速變化的情況，也僅僅適用于電機轉速變化不大的場合，這大大限制了控制策略的靈活性，為此提出一種組合式調速控制策略，即控制算法中嵌入PWM-ON-PWM和ON-PWM-ON兩種調制方式程序，CPLD檢測實時占空比D的大小，并進而選擇合適的調制方式，這樣無論在哪種轉速模式下，驅動系統(tǒng)都能發(fā)揮最佳的性能。為了便于比較，取換相轉矩脈動的絕對值，并繪制兩種調制方式的曲線圖，如圖2.13所示。圖2.13兩種方式轉矩脈動值Fig.2.13Torqueripplevalueintwoways計算過程中，令式（2.14）與式（2.15）相等，即圖2.13中交點位置，當占空比D等于1/3時兩種調制方式轉矩脈動相等。對于驅動系統(tǒng)在非換相期間不產生續(xù)流的前提下，應該根據占空比D也就是轉速的大小選擇不同的PWM調制方式，即占空比小于1/3時選擇ON-PWM-ON調制方式；當占空比大于1/3時切換為PWM-ON-PWM調制方式，這可以更好的抑制換相轉矩脈動。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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