波轮式变频洗衣机驱动控制系统的研究

论文摘要

传统的波轮洗衣机驱动控制系统为有刷电机调速,由于换向结构的存在,其噪音大、可靠性低并且维护困难。本研究从实际应用出发,配合电机本体的设计,提出了一种新型的波轮式变频洗衣机的驱动控制方案,即采用基于两相正交霍尔信号的永磁同步电机直接驱动波轮洗衣机,从而不仅避免了由机械换向所带来的一系列问题,在噪音、转矩性能和调速性能等方面也得到很大改善。首先,本文建立了永磁同步电机的数学模型,对矢量控制策略和矢量变换原理进行了详细分析,在此基础上提出了基于两相正交霍尔信号的永磁同步电机转子位置预估方法,并对可能产生的电机转子位置预估误差进行了分析。其次,针对永磁同步电机的硬件参数和波轮洗衣机的性能要求,基于矢量控制原理,对永磁同步电机的驱动控制系统进行软件、硬件设计,对硬件设计中的上位机电路、电源模块、驱动模块、通信模块和软件设计中的转子启动、转角预估、矢量变换、洗涤和脱水等模块进行了具体分析。最后,在已完成的硬件、软件基础上,对波轮洗衣机的永磁同步电机驱动系统进行了测功机实验和装机实验,尤其对电机在带负载条件下的起动进行特别研究,对实验所得的电流波形、转角波形、负载特性进行详细分析,结合理论分析证明所设计的波轮洗衣机驱动控制系统的合理性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义
• 1.2 变频洗衣机的发展现状及趋势
• 1.3 永磁同步电机的发展
• 1.4 洗衣机驱动技术综述
• 1.4.1 波轮洗衣机用驱动电机
• 1.4.2 波轮洗衣机的驱动方式
• 1.4.3 变频调速技术研究现状及趋势
• 1.5 论文研究的主要内容及安排
• 第2章 基于开关霍尔的PMSM 模型及转子位置预估方法的分析
• 2.1 引言
• 2.2 PMSM 的数学模型及矢量控制策略
• 2.2.1 永磁同步电机的分类与结构
• 2.2.2 永磁同步电机的数学模型
• 2.2.3 矢量控制原理
• 2.2.4 永磁同步电机的矢量控制策略
• 2.3 空间矢量脉宽调制基本原理
• 2.4 基于两相正交开关霍尔的转子预估方法分析
• 2.4.1 转子位置预估原理
• 2.4.2 转子位置预估误差及平稳性分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 PMSM 驱动控制系统硬件设计
• 3.1 引言
• 3.2 PMSM 驱动控制系统硬件电路框图
• 3.3 人机接口电路的设计
• 3.4 驱动控制器硬件设计
• 3.4.1 主控单元
• 3.4.2 电源电路
• 3.4.3 驱动模块
• 3.4.4 保护电路
• 3.4.5 通信电路
• 3.5 本章小结
• 第4章 PMSM 驱动控制系统软件设计
• 4.1 引言
• 4.2 PMSM 驱动控制系统软件设计
• 4.2.1 软件开发环境简介
• 4.2.2 软件设计流程
• 4.3 基于两相正交开关霍尔的PMSM 矢量控制框图
• 4.4 本章小结
• 第5章 波轮洗衣机PMSM 系统实验研究
• 5.1 实验目的及实验条件
• 5.2 实验及结果分析
• 5.2.1 实验准备
• 5.2.2 测功机实验
• 5.2.3 装机实验
• 5.2.4 实验分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢