永磁直流无刷电机的控制器的研究设计

论文摘要

稀土永磁直流无刷电动机是一种机电一体化电动机,由永磁电机本体和控制器两部分组成。其电机转子采用没有励磁损耗的稀土永久磁钢,电枢电流由控制电路进行无接触换向,既具有交流电机坚固的机械结构,又具有直流电动机优良的调速特性,无论是高速还是低速或是变速运行都比其它类型电机效率更高。永磁直流无刷电动机通过电子换相实现电机运转,与有刷直流(机械换相)电机相比具有噪声低、无电火花干扰、效率高、使用寿命长等优点。本文介绍了永磁直流无刷电动机的基本组成结构及工作原理,并将直接转矩控制技术应用于直流无刷电机控制系统当中,分析了直流无刷电动机启动与稳态运行特性,并给出分析了用单片机完成电子换相及调速控制功能的硬件控制器,控制器使用软件实现转子位置检测、旋转磁场信号输出及电机PWM调速。设计结果表明,采用单片机为核心设计的直流无刷电动机控制系统,具有结构简单、调速范围宽、低噪声、高功率密度、启动转矩大、寿命长等特点,在日常生活当中得到了越来越广泛的应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 永磁直流无刷电动机的优点
• 1.3 直流无刷电动机的控制方法研究
• 1.4 本论文主要工作
• 第二章 永磁直流无刷电机的基本组成环节及工作原理
• 2.1 永磁直流无刷电动机的基本组成结构
• 2.2 永磁直流无刷电动机的基本工作原理
• 2.3 位置传感器
• 第三章 永磁直流无刷电动机的电子换相器
• 3.1 直流无刷电动机控制主回路的基本类型
• 3.1.1 三相永磁直流无刷电动机半控桥电路
• 3.1.2 三相永磁直流无刷电动机Y 联结全控电路
• 3.1.3 三相永磁直流无刷电动机Δ联结全控电路
• 第四章 永磁直流无刷电动机的控制系统
• 4.1 直流无刷电动机的速度控制
• 4.1.1 连续PID 算法
• 4.1.2 离散PID 算法
• 4.2 直流无刷电动机的直接转矩控制
• 4.2.1 直流无刷电动机直接转矩控制的数学模型
• 4.2.2 直流无刷电动机空间电压矢量分析
• 4.2.3 直流无刷电动机磁链和转矩的控制
• 第五章 永磁直流无刷电动机控制系统的动态分析
• 5.1 直流无刷电动机的启动
• 5.2 直流无刷电动机的启动时动态数学模型
• 5.3 三相绕组直流无刷电动机的直接启动
• 5.4 三相绕组直流无刷电动机的软启动控制策略
• 5.5 三相绕组直流无刷电动机的启动效率
• 5.6 三相绕组直流无刷电动机软启动的实现
• 5.7 三相绕组直流无刷电动机软启动过程应用实例的仿真
• 第六章 永磁直流无刷电动机控制系统的实现
• 6.1 永磁直流无刷电动机系统的组成
• 6.2 MOSEF 驱动电路
• 6.3 转子位置信号检测电路
• 6.4 单片机控制电路
• 6.4.1 换相控制
• 6.4.2 转向控制
• 6.4.3 捕获单元和PWM 波形输出控制
• 6.4.4 串行通信接口电路
• 6.5 保护电路
• 6.5.1 过压保护电路
• 6.5.2 过流保护电路
• 6.5.3 逻辑保护电路
• 6.6 系统软件设计
• 6.6.1 主程序的设计
• 6.6.2 定时中断子程序的设计
• 6.6.3 软件可靠性设计
• 第七章 全文总结
• 参考文献
• 致谢