摘要
近年来，高速无刷直流电机凭借其可靠性好、控制简单、高效能以及体积小和功率密度大等优势发展迅猛。为了准确检测出转子位置，无刷直流电机通常会安装位置传感器，但这样做会提高成本，使系统设计变得更为复杂,可靠性和抗干扰能力会有所下降，因此无位置传感器的电机控制技术已成为当今研究的一个热点，本课题对无位置传感器高速无刷直流电机的控制策略进行研究，具体工作如下： 首先，对高速无刷直流电机相关技术进行综述，介绍了包括六步法控制方法、反电势检测法以及速度调制方式在内的电机控制相关步骤，最终决定采用反电势过零点法进行反电势的检测，在考虑了实验可操作性以及续流影响后，选用上臂PWM下臂恒通、下臂PWM上臂恒通交替进行的速度调制方式。 然后在对无刷直流电机的工作原理有了深刻认识的基础上，对其数学模型进行构建，进一步对电机的换相逻辑做出分析：确定反电势过零点检测法的具体实施方式——重构中性点的端电压法；并且针对电机控制过程中遇到的续流时间超30°电角度的问题给出直接换相的应对方法，对于换相延迟的问题给出延迟角计算公式并进行换相补偿；同时对于电机启动问题，考虑到在负载较大情况下启动成功率的问题以及设计要尽量简单方便，提出了软件法升频升压启动法。 接着对实验所需的硬件系统进行设计，首先对主控芯片的选型做了说明；其次在电源部分，利用电源芯片逐级实现电压转换以分别满足对驱动和主控芯片的供电；在反电势信息的采集部分，设计的电路既满足了前文控制策略中所提及的重构中性点的端电压法，也实现了信号的滤波处理；最后对一些模拟信号的采集电路也都做出了详细说明。 最后为了验证前面所提出的控制策略，在MATLAB/Simulink平台进行了模型的搭建，并且基于一款国产灵动微公司的MM32SPIN27PF芯片构建了实验平台，经实验所测的三相端电压、相电流、反电势信号和转速波形均符合预期，就此证明了所选控制策略的可行性。
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