采用嵌入式DSC实现的无刷直流电机无位置传感器控制系统研究

论文摘要

无刷直流电机是随着新型永磁体材料的出现和电力电子技术的发展而产生的一种新型机电一体化电机。由于无刷直流电机在工业控制各个领域的广泛应用,传统的有位置传感器控制方法呈现出越来越多的局限性,无位置传感器控制方法的优势逐渐显露,本文以飞思卡尔的MC56F8006 DSC(数字信号控制器)为控制核心,采用三段式起动和反电动势过零点方法检测转子位置,实现无刷直流电机的无位置传感器控制。论文在详细介绍了无刷直流电机的运行原理及数学模型的基础上,对反电势过零检测法无位置传感器控制的原理以及过零检测电路的设计进行了详细的分析和研究。在启动方面采用开环的三段式启动方式,从电机静止开始加速,直到电机转速可以达到反电势检测的范围,再切换到无刷直流电机的工作状态。通过开发板的仿真和实验证明,该三段式起动方法可以很好的与后面的无位置传感器技术进行衔接。系统起动好后,采用反电动势过零检测技术检测转子在运行过程中的位置,进行换向,保证电机转子旋转正常。本论文采用端电压法对产生的反电势法进行测量。最后,确立了以MC56F8006 DSC和APMOTOR56F8000e电机驱动板为核心的无刷直流电机无位置传感器的控制系统,搭建相应的硬件实验平台。在CodeWarrior 8.3集成开发环境下设计无刷直流电机无位置传感器控制系统软件,实验证明,该控制系统具有结构简单、响应快和可靠性高等优点,可以很好地完成无刷直流电机无位置传感器的控制。图[28]表[0]参[43]

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 电机的特点、发展与应用
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势
• 1.3 无刷直流电动机控制方法
• 1.3.1 有位置传感器控制
• 1.3.2 无位置传感器控制
• 1.4 课题研究的主要内容
• 1.5 论文结构
• 2 无刷直流电机的基本控制原理与数学模型
• 2.1 无刷直流电动机的基本结构
• 2.1.1 无刷直流电机的本体结构
• 2.1.2 无刷直流电机的电子换相电路
• 2.1.3 无刷直流电机的位置检测电路
• 2.2 无刷直流电机的基本工作原理
• 2.3 无刷直流电动机的数学模型
• 2.3.1 电机电压方程
• 2.3.2 电磁磁矩方程
• 2.3.3 电机运动方程
• 2.4 本章小结
• 3 无位置传感器中的起动方法和反电势过零检测研究
• 3.1 三段式起动法研究
• 3.1.1 转子预定位
• 3.1.2 电机起动加速
• 3.1.3 外同步到内同步切换
• 3.2 反电动势法基本控制理论
• 3.2.1 反电动势定义
• 3.2.2 反电动势的基本原理
• 3.3 端电压法检测反电势
• 3.4 换相方式
• 3.5 本章小结
• 4 嵌入式DSC系统的硬件设计
• 4.1 DSC芯片介绍
• 4.2 硬件系统框图设计
• 4.3 嵌入式系统主要模块设计
• 4.3.1 PWM模块设计
• 4.3.2 ADC模块设计
• 4.3.3 TIMER模块设计
• 4.3.4 PIT模块设计
• 4.4 控制系统电路设计
• 4.4.1 DSC控制芯片设计
• 4.4.2 六路PWM驱动电路
• 4.4.3 电流和电压检测电路
• 4.4.4 反电动势过零检测电路
• 4.5 本章小结
• 5 嵌入式DSC系统的软件设计
• 5.1 开发环境介绍
• 5.1.1 Codewarrior IDE介绍
• 5.1.2 软件开发工具PE
• 5.1.3 软件开发工具Quick Start
• 5.2 主程序设计
• 5.3 中断程序设计
• 5.3.1 TIMER0比较中断
• 5.3.2 TIMER1中断
• 5.3.3 PIT周期中断
• 5.4 换相程序设计
• 5.4.1 PWM换相屏蔽表
• 5.4.2 PWM软件控制表
• 5.4.3 ADC通道表
• 5.5 FreeMASTER软件设计
• 5.6 本章小结
• 6 论文总结与展望
• 6.1 本文主要工作
• 6.2 后续工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文和取得的主要科研成果