基于STM32的無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、無(wú)刷直流電機(jī)具有體積小，出力大，轉(zhuǎn)矩性能優(yōu)異，調(diào)速范圍廣，過(guò)載能力強(qiáng)，運(yùn)行效率高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)它還保留了直流電機(jī)優(yōu)良的調(diào)速性能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠。電機(jī)控制是電動(dòng)汽車(chē)研究的重要技術(shù)之一，如何研發(fā)設(shè)計(jì)出動(dòng)態(tài)性能好，穩(wěn)定性強(qiáng)，可聞噪音低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易且價(jià)格低廉的控制系統(tǒng)成為熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
　　本文采用準(zhǔn)正弦波無(wú)刷直流電機(jī)，包括相反電勢(shì)平頂寬度小于30°的梯形波無(wú)刷直流電機(jī)以及正弦波無(wú)刷直流電機(jī)。首先對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、運(yùn)行原理進(jìn)

2、行簡(jiǎn)要介紹，然后建立三相靜止坐標(biāo)系下電機(jī)數(shù)學(xué)模型，闡述Clark變換、Park變換及其逆變換并給出同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下電機(jī)數(shù)學(xué)模型。
　　因傳統(tǒng)位置傳感器控制方案存在抗干擾能力弱，穩(wěn)定性差、成本高、體積較大的缺陷，本文采用基于新型滑模觀測(cè)器的無(wú)位置傳感器轉(zhuǎn)子位置及轉(zhuǎn)速估計(jì)策略，將具有連續(xù)光滑特性的雙曲正切函數(shù)的分段形式替代符號(hào)函數(shù)作為切換函數(shù)，對(duì)電流滑模觀測(cè)器的估計(jì)反電勢(shì)值進(jìn)行二次估計(jì)，再構(gòu)造一個(gè)反電勢(shì)觀測(cè)器，進(jìn)一步濾除高頻抖振信號(hào)。

3、最后，根據(jù)計(jì)算獲取轉(zhuǎn)子位置及轉(zhuǎn)速信息。為驗(yàn)證該方案的可靠性，對(duì)基于新型滑模觀測(cè)器的估計(jì)反電勢(shì)進(jìn)行仿真分析，并與傳統(tǒng)方案進(jìn)行比較，結(jié)果顯示新方案的估計(jì)結(jié)果具有明顯優(yōu)勢(shì)，其估計(jì)反電勢(shì)與電機(jī)實(shí)際反電勢(shì)相位基本保持一致且抖動(dòng)得到有效抑制。
　　在電機(jī)實(shí)際制造過(guò)程中，為抑制齒槽轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)常使用一些特殊的加工工藝，導(dǎo)致電機(jī)反電勢(shì)波形菲理想化。對(duì)于準(zhǔn)正弦波無(wú)刷直流電機(jī)，本文采用基于空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)(SVPWM)的矢量控制方案，令直軸電流分量i

4、d=0，設(shè)計(jì)了無(wú)刷直流電機(jī)矢量控制系統(tǒng)并搭建MATLAB/SIMULINK仿真模型，仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基于該控制方案下的無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)擁有良好的動(dòng)、靜態(tài)性能，在不同負(fù)載下完成矢量控制時(shí)可實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，具有響應(yīng)迅速、運(yùn)動(dòng)平滑的特點(diǎn)，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
　　最后，基于STM32完成無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)硬軟件設(shè)計(jì)，搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)并在實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)測(cè)試及分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的無(wú)位置傳感器矢量控制系統(tǒng)控制性能優(yōu)異，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。