基于DSP的无位置传感器BLDCM驱动控制系统设计

论文题目: 基于DSP的无位置传感器BLDCM驱动控制系统设计

论文类型: 硕士论文

论文专业: 电机与电器

作者: 孙金宝

导师: 王建民

关键词: 无位置传感器,无刷直流电动机,续流二极管,位置检测,仿真

文献来源: 山东大学

发表年度: 2005

论文摘要: 针对传统的续流二极管检测方法存在的不足,本文提出了一种简化的续流二极管检测方法。进一步研究发现,续流二极管检测方法存在更为严重的问题,针对于此,本文进行了全面的理论分析和仿真、实验研究,提出了一种改进的的“续流二极管”检测法。并完成以TI公司的TMS320LF2407A DSP芯片和采用改进的“续流二极管”检测法的无位置传感器无刷直流电动机驱动控制系统的软硬件设计、制作和调试。本文首先对PSpice库中的正弦波无刷直流电动机模型加以改造,建立了一个功能较完善的方波无刷直流电动机的PSpice模型。该模型既适合于低压系统又适合于高压系统仿真,而且还可用于方波反电势平顶宽度小于120°的无刷直流电动机的仿真、自举驱动电路的仿真研究以及电机动、静态性能的分析。本文对无位置传感器无刷直流电动机的位置检测方法——传统的续流二极管检测法进行了系统的理论分析,发现该方法存在许多不足。在论文的前期工作中,针对传统的续流二极管检测法控制方式和硬件位置检测电路复杂的问题,在不降低控制精度的前提下,对其控制方式和硬件位置检测电路进行了简化,利用所建立的无刷直流电机PSpice仿真系统对简化的续流二极管检测法进行了仿真研究,并对其进行了实验。结果表明,简化的续流二极管检测法依旧存在诸多不足之处,尤其是“开路相”端电压振荡对位置检测精度的影响和低速时忽略续流二极管压降造成的位置检测误差。笔者对这些问题进行了深入的分析,提出了一种新的位置检测方法——改进的“续流二极管检测法”,该方法对“开路相”端电压进行电压补偿,实际检测的是反电动势的过零点,而不是续流二极管地导通状态,从而消除了传统的检测方案和简化的检测方案在低速时由于忽略续流二极管压降造成的位置检测误差,而且可以检测到更低的转速,这也使得起动更容易;另外,该方法采用同步采样技术,有效地改善了“开路相”端电压振荡对检测方法的影响,而且对开关噪声不敏感,具有更高的检测精度和可靠性。本文提出了在PWM关断时功率器件寄生电容和电机绕组电感引起的“开路相”端电压振荡对简化的续流二极管检测法和改进的“续流二极管”检测法位置检测的影响问题,并进行了全面的理论分析和仿真、实验研究,结果表明:改进的“续流二级管”检测法比简化的续流二极管检测法具有更高的检测精度和可靠性,拓宽了功率器件开关频率范围。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1．1 国内外无刷直流电机系统的发展概况

1．1．1 国外无刷直流电机系统的发展概况

1．1．2 国内无刷直流电机系统的发展概况

1．1．3 无刷直流电动机无位置传感器控制发展现状

1．2 本课题的研究内容

第二章无刷直流电动机的PSpice仿真模型

2．1 无刷直流电动机的工作原理

2．2 无刷直流电动机驱动控制系统的PSpice仿真模型

2．2．1 无刷直流电动机的PSpice模型

2．2．2 方波无刷直流电动机反电势模型

2．2．3 位置解码电路的仿真模型

2．2．4 驱动电路的仿真模型

2．2．5 仿真和实验

第三章无刷直流电动机间接位置检测方法研究

3．1 传统的续流二极管检测方法

3．1．1 传统的续流二极管检测法工作原理

3．1．2 传统的续流二极管法位置检测电路

3．2 简化的续流二极管检测方法

3．2．1 简化的续流二极管法位置检测电路

3．2．2 简化的续流二极管法仿真和实验研究

3．3 改进的“续流二极管”检测方法

3．3．1 改进的“续流二极管”检测法位置检测电路

3．3．2 同步采样技术

3．3．3 改进的“续流二极管法”仿真和实验研究

第四章 “开路相”端电压振荡对位置检测的影响

4．1 “开路相”端电压振荡问题及其等效电路

4．2 “开路相”端电压振荡方程的确立

4．2．1 续流二极管导通前的振荡方程

4．2．2 续流二极管导通后的振荡方程

4．3 “开路相”端电压振荡对位置检测的影响

4．3．1 “开路相”端电压振荡对简化的续流二极管检测法的影响

4．3．2 “开路相”端电压振荡对改进的“续流二极管检测法”的影响

第五章基于DSP的无位置传感器BLDCM控制系统的硬件设计

5．1 TMS320LF2407A目标板设计

5．1．1 TMS320LF2407A的基本结构和主要特点

5．1．2 TMS320LF2407A目标板概述

5．1．3 TMS320LF2407A目标板扩展接口

5．2 主电路和驱动电路

5．2．1 主电路

5．2．2 驱动电路的设计

5．2．3 保护电路

5．2．4 光耦隔离措施

5．3 控制电路的设计

第六章基于DSP的无位置传感器BLDCM控制系统的软件设计

6．1 主程序

6．2 中断服务程序

6．2．1 捕获中断服务程序

6．2．2 INT2核心中断服务程序

6．2．3 定时器T4比较中断服务程序

6．3 子程序

第七章实验

第八章结论

参考文献

致谢

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发布时间: 2005-10-17

参考文献

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