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一种集成化无刷直流电机控制系统的仿真研究

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无刷直流电机在体积、效率、可控性、可靠性、经济性等方面具有一定的优势而得到广泛关注,但无刷直流电机的转矩脉动较大,从而带来振动、噪音等问题,这就限制了其在低噪音、高转速精度、高定位精度的系统中的应用。本文针对无刷直流电机转矩脉动大的缺点,采用了基于直接转矩控制方法的新型集成化控制策略。并且从仿真和实验两方面分析验证了该控制策略对转矩脉动的抑制效果。 在了解无刷直流电机内部结构的基础上,通过对无刷直流电机的内部组成和连接方式的分析,掌握了电机的运行原理。建立了无刷直流电机的数学模型,根据数学模型构造了三相六状态导通模式无刷直流电机的仿真电路。通过示波器观察电机运行时的转矩脉动情况,显示无刷直流电机转速转矩波形与仿真模结果一致度较好,验证了仿真模型的有效性。 运用直接转矩控制策略搭建无刷直流电机的控制电路,同样通过示波器观察该控制电路的准确度。当直接转矩控制器单独运行时,转矩波形表明无刷直流电机的转矩脉动较三相六状态控制器并无明显降低。将直接转矩控制器和三相六状态控制组合成一个集成型控制电路,用该集成控制器控制无刷直流电机运行,通过定时器控制两个控制器在不同时间段的接入和断开,最后在示波器中观察转矩的波形。结果表明,在两个控制器同时工作的时段,无刷直流电机的转矩脉动抑制效果最佳,转矩脉动较由两个控制器单独工作时有明显减小。 根据理论分析与仿真结果进行实验验证。以DSP为无刷直流电机的控制核心,选TMS320F28335开发板为控制平台,制作三相星型连接主电路及晶闸管隔离驱动电路。通过CCS软件将直接转矩控制方法转化成程序语言下载到DSP中,选用内部有霍尔元件的无刷直流电机进行实验验证。实验结果与仿真分析吻合度高,说明了该方案的正确性与准确度。

焦浩

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无刷直流电机 直接转矩控制 转矩脉动 仿真分析

硕士

电气工程

吴新振

2015

青岛大学

中文

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