航模用无传感器型三相直流无刷电机调速器的研制

论文摘要

本文以QUICK WORLDWIDE(美国)公司生产的无传感器型三相直流无刷电机为控制对象,搭建了以C8051F310为控制核心的调速系统。首先对无位置传感器型直流无刷电机控制中的转子位置信息的获取、启动策略和速度调节等关键技术进行了分析,详细分析了“虚拟中性点”法获取绕组反电势过零点的原理。根据航模装载的无刷电机调速器的具体需求进行了硬件系统的方案论证和设计。针对无刷电机调速器的工作过程编写了软件系统。在启动策略上提出了改进的“三段式启动”策略,提出并使用了“虚拟看门狗”技术来增加软件系统的安全性和智能性。此外,本文还给出了系统关键程序模块的调试过程和方法。最后,本文给出了成型系统的测试结果和产品化过程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 本文的研究背景及意义
• 1.2 国内外的研究情况
• 1.3 本人要完成的任务
• 1.4 本文的结构说明
• 第二章 直流无刷电机简介
• 2.1 电机的分类
• 2.2 直流无刷电机（BLDCM）
• 2.2.1 有位置传感器型直流无刷电机
• 2.2.2 无位置传感器型直流无刷电机
• 第三章 无感直流无刷电机控制的关键技术
• 3.1 转子位置信息的获取
• 3.1.1 虚拟中性点法获取过零点
• 3.1.2 其他获取过零点的方法
• 3.1.3 虚拟中性点法的典型电路
• 3.2 无感直流无刷电机的启动方法的研究
• 3.2.1 传统的“三段式启动”法
• 3.2.2 改进的三段式启动法
• 3.3 电机的速度调节和PWM频率
• 3.3.1 电流的PWM调节转速
• 3.3.2 PWM的频率的选择
• 第四章 调速系统的软硬件设计
• 4.1 系统的硬件设计
• 4.1.1 CPU的选择
• 4.1.2 功率驱动电路的设计
• 4.1.3 电平转换电路
• 4.1.4 电压转换电路
• 4.1.5 系统的其他电路
• 4.2 系统的软件设计
• 4.2.1 系统的资源分配和初始化
• 4.2.2 零速度手柄位置的自学习
• 4.2.3 电机的启动和状态切换
• 4.2.4 自控运行
• 4.2.5 异常处理
• 4.2.6 虚拟看门狗
• 第五章 系统的调试、测试和产品
• 5.1 电机控制时序的调试
• 5.1.1 主时序的调试
• 5.1.2 PWM控制的调试
• 5.1.3 电机启动时序的调试
• 5.1.4 过零点捕捉程序的调试
• 5.1.5 程序的联调
• 5.2 多型号电机自适应的测试
• 5.3 负载测试
• 5.4 产品
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间的研究成果
• 附录1A
• 附录1B
• 附录2