【摘 要】
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无刷直流电机本质上既具有交流电机特性,又保有传统直流电机优异的调速性能,克服了机械换相带来的不良影响,运行可靠,维护简便,在国民生产的众多领域应用广泛。无刷直流电机转矩波动会产生噪声和振动进而影响电机系统的伺服精度,位置传感器的使用也存在诸多弊端,如何有效抑制转矩波动以及实现无位置传感器控制已成为无刷直流电机的研究重点。本文重点研究:1.不同PWM调制方式对转矩波动的影响;2.无刷直流电机无位置传
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无刷直流电机本质上既具有交流电机特性,又保有传统直流电机优异的调速性能,克服了机械换相带来的不良影响,运行可靠,维护简便,在国民生产的众多领域应用广泛。无刷直流电机转矩波动会产生噪声和振动进而影响电机系统的伺服精度,位置传感器的使用也存在诸多弊端,如何有效抑制转矩波动以及实现无位置传感器控制已成为无刷直流电机的研究重点。本文重点研究:1.不同PWM调制方式对转矩波动的影响;2.无刷直流电机无位置传感器控制方法。首先,详尽分析了无刷直流电机系统结构及相关工作原理,并构建了微分方程数学模型,列写了相关基本方程;分析了无刷直流电机稳态运行特性、调速原理及PID控制原理,并设计了模糊PI控制器。然后,详细阐述了换相转矩波动的产生原理,研究了六种PWM调制方式在不同转速区间的转矩波动情况,其中重点分析了PWM调制方式在换相和非换相期间的电磁转矩,以及非换相期间的续流状态,得出了PWM-ON-PWM调制方式在非换相期间无续流产生的结论;研究了模糊PI控制对于转矩波动的优化效果。接着,提出了基于线电压差值的转子位置检测方法与PWM-ON-PWM调制方式相结合的无位置传感器控制方案,以满足线电压差值法检测要求电机关断相在非换相区间无续流产生的条件,启动控制采用三段式方法,转子过零检测采用90°-a移相补偿以适用于更宽的调速范围。基于上述理论分析,在MATLAB/simulink环境下构建了相关仿真模型,并详细分析了其中各模块的功能,通过仿真研究验证了理论分析的正确性。最后,采用STM32F103微处理器作为系统主控芯片,完成了无位置传感器无刷直流电机控制系统硬件电路与软件设计,通过实验验证了控制系统的可行性。图[60]表[12]参[54]
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