基于DSP的无位置传感器无刷直流电动机控制系统的研究与设计

论文摘要

无刷直流电动机是随着电力电子技术的发展和新型永磁材料的出现而迅速发展起来的一种新型机电一体化电机,具有结构简单、可靠性高、维护方便、运行效率高和调速性能好等优点,现已广泛应用于工业控制的各个领域。采用五位置传感器控制技术,不但可以克服外置式位置传感器的诸多弊病,而且能进一步拓宽无刷直流电动机的应用领域。目前,无位置传感器控制是无刷直流电动机控制技术的主要研究方向之一。本文对无位置传感器无刷直流电动机控制系统的设计进行了研究。首先,文章深入研究了无刷直流电动机的基本结构、工作原理,给出了电机数学模型,并重点分析了反电势过零点检测法的工作原理,在此基础上确立了双闭环控制的系统方案。然后,以TMS320LF2407A DSP为核心,结合驱动芯片IR2130,进行了系统硬件电路的设计,同时设计了位置检测电路、逆变电路以及必要的保护电路。软件设计主要包括DSP事件管理器初始化程序、开环起动程序、换相子程序、ADC中断子程序等,以实现控制系统的各种功能要求。最后,在Matlab/Simulink中对无刷直流电动机及其控制系统进行了仿真研究。采用模块化建模的思想,将系统分为各个独立的功能模块,再将这些模块有机组合一起,搭建了无刷直流电动机系统的仿真模型。仿真结果验证了控制系统设计的合理性,达到了预期目标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 无刷直流电动机发展状况
• 1.3 无刷直流电动机国内外控制技术研究现状
• 1.4 论文研究内容与任务
• 2 无刷直流电动机的组成与工作原理
• 2.1 无刷直流电动机的基本组成
• 2.2 无刷直流电动机的基本工作原理
• 2.3 无刷直流电动机的数学模型
• 2.4 本章小结
• 3 控制系统方案的设计
• 3.1 速度、电流双闭环调速方案
• 3.2 无位置传感器转子位置检测方法的选择
• 3.3 起动方法的选择
• 3.4 控制器的选择
• 3.5 本章小结
• 4 控制系统硬件电路的设计
• 4.1 TMS320LF2407A的概述
• 4.2 DSP外围电路
• 4.3 逆变器电路设计
• 4.4 驱动电路设计
• 4.5 检测电路设计
• 4.6 PWM的实现
• 4.7 保护电路设计
• 4.8 本章小结
• 5 系统软件设计
• 5.1 软件整体设计介绍
• 5.2 电机开环起动程序
• 5.3 电机换相子程序
• 5.4 ADC中断子程序
• 5.5 本章小节
• 6 控制系统的建模与仿真
• 6.1 Matlab/Simulink简介
• 6.2 控制系统仿真模型的建立
• 6.3 仿真试验及结果分析
• 6.4 本章小结
• 7 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间主要成果