無刷直流電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、當(dāng)今全球能源的消耗主要來源于在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中的各類電機(jī)。永磁無刷直流電機(jī)具有更高的工作效率以及功率密度,加之成本低,體積小,使用壽命長,維護(hù)方便,抗干擾強(qiáng)等顯著優(yōu)點(diǎn),受到了廣泛的關(guān)注,成為了電機(jī)市場(chǎng)發(fā)展的方向。直流無刷電機(jī)由于采用方波驅(qū)動(dòng),再加上換相過程中由于電感的存在,電流不能突變,在換相時(shí)刻會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),這限制了直流無刷電機(jī)應(yīng)用于具有較高的動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性要求的場(chǎng)合,如何抑制換相引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)一直是直流無刷電機(jī)的研究熱點(diǎn)與難點(diǎn)。

2、r>　　本文詳細(xì)分析了直流無刷電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,在模型基礎(chǔ)上著重推導(dǎo)了無刷電機(jī)的構(gòu)造中點(diǎn)相對(duì)真實(shí)中性點(diǎn)的數(shù)學(xué)關(guān)系,本文在現(xiàn)有模型的基礎(chǔ)上,在直流無刷電機(jī)的PWM調(diào)制作用下,對(duì)端電壓的實(shí)驗(yàn)波形形成原因進(jìn)行了分析,以及PWM調(diào)制作用對(duì)電機(jī)中性點(diǎn)電壓的影響,對(duì)比永磁同步電機(jī)的中性點(diǎn),指出直流無刷電機(jī)的中性點(diǎn)電壓會(huì)形成方波與梯形波交替的復(fù)雜波形。
　　在無刷電機(jī)的換相過程中,本文對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的形成原因以及數(shù)學(xué)關(guān)系進(jìn)行了分析,由于電感的作用,換

3、流過程中換相電流的上升速率和下降速率的不相等,可以產(chǎn)生換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),針對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題,采用直接轉(zhuǎn)矩控制方法控制直流無刷電機(jī)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩,通過 Simulink下仿真建模得到仿真波形,對(duì)圓鋸齒磁鏈的形成原因進(jìn)行了分析,分析并提出了不同滯環(huán)寬度對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的影響,通過Simulink仿真對(duì)比雙閉環(huán)調(diào)速方法,結(jié)果證明了直接轉(zhuǎn)矩控制方法減小了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),加快了電機(jī)轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。
　　在系統(tǒng)需求分析條件下,構(gòu)建了基于TMS320F2812的

4、直流無刷電機(jī)控制系統(tǒng)平臺(tái)。自行搭建了整流、逆變電路,自行構(gòu)建了三層結(jié)構(gòu)的無刷電機(jī)控制器。在該硬件基礎(chǔ)條件下,可以實(shí)現(xiàn)電壓和電流的采樣,PWM的產(chǎn)生、通信接口、過流過壓保護(hù)、外部中斷、位置信號(hào)的捕獲等。在硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上,利用C語言在CCS編譯環(huán)境下完成了系統(tǒng)軟件的編寫,包括,電機(jī)啟動(dòng)程序,PI調(diào)節(jié)程序,AD采樣濾波程序、換相中斷程序及系統(tǒng)保護(hù)中斷程序等,通過對(duì)比例積分參數(shù)的調(diào)整,轉(zhuǎn)速可以平穩(wěn)的達(dá)到轉(zhuǎn)速的設(shè)定值,轉(zhuǎn)速快速性和穩(wěn)定性良好