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无刷直流电机转矩脉动抑制技术研究

作　者: 张洋
导　师: 林志琦
学　校: 长春工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 无刷直流电机换相转矩脉动重叠换相法 DSP MATLAB/SIMULINK
分类号: TM33
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

永磁无刷直流电动机是随着电力电子技术发展而得到广泛应用的一种新型电机,它避免了直流电机机械换向所带来的噪声和火花,同时保持了直流电机良好的起动特性和调速特性。然而,无刷直流电动机具有较大的转矩波动,而对于这些应用场合,转矩平滑通常是基本的要求。因此,对无刷直流电动机的应用,必须考虑其转矩脉动的抑制问题。本文首先分析了无刷直流电机的工作原理,建立了无刷直流电机的数学模型,并且详细分析了永磁无刷直流电机换相转矩脉动产生的原因,得出了转矩脉动的公式。针对无刷直流电机的驱动方式,分析了无刷直流电机中常用的几种PWM调制方法对电磁转矩脉动的影响。通过对重叠换相法的研究,详细阐述了重叠换相法抑制换相转脉动的原理及适用范围,并且提出了新的控制方法来抑制转矩脉动,通过对系统主电路中的全部功率器件进行PWM调制控制,并且使得同一桥臂上的上、下两个功率器件的占空比满足D上+D下=1。本文提出了以DSP的无刷直流电机驱动系统设计方案,完成了驱动系统控制器的硬件设计、软件设计流程图。并且通过MATLAB/SIMULINK仿真,通过对比不同的结果,验证了新的方法的可行性。本文所做的研究工作,为提高无刷直流电动机的运行性能奠定了理论基础,扩展了无刷直流电机的应用范围。最后,对无刷直流电机的发展方向做出了展望,并且总结后续将要继续进行的工作方向。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-6
第一章绪论  6-12
  1.1 本论文课题来源及研究意义  6-7
  1.2 无刷直流电机的发展历程  7-8
  1.3 无刷直流电机的应用场合  8-9
  1.4 无刷直流电机转矩脉动国内外研究现状  9-10
  1.5 本文所研究的主要内容及论文结构  10-11
  1.6 本章总结  11-12
第二章无刷直流电机的工作原理与数学模型  12-21
  2.1 无刷直流电机的工作原理  12-17
    2.1.1 无刷直流电机的基本组成环节  12-13
    2.1.2 无刷直流电机的功率驱动方式  13-16
    2.1.3 无刷直流电机的工作原理  16-17
  2.2 无刷直流电机的数学模型  17-20
    2.2.1 无刷直流电机的电压方程  17-19
    2.2.2 无刷直流电机的转矩方程  19
    2.2.3 无刷直流电机的运动方程  19-20
  2.3 本章小结  20-21
第三章无刷直流电机的转矩脉动及转矩脉动抑制方法  21-32
  3.1 无刷直流电机换相转矩脉动原因分析  21-27
    3.1.1 无刷直流电机换相转矩脉动原因  21-24
    3.1.2 PWM调制方式对换相转矩脉动影响  24-27
  3.2 换相转矩脉动抑制分析  27-28
  3.3 本文提出的换相转矩脉动抑制方法  28-31
  3.4 本章总结  31-32
第四章无刷直流电机的硬件设计及软件设计  32-43
  4.1 系统的硬件设计  32-40
    4.1.1 基于TMS320LF2407ADSP的PWM变换控制器设计  33-35
    4.1.2 信号采集处理电路  35-36
    4.1.3 转子位置信号和转速信号检测电路  36-37
    4.1.4 定子电流检测电路  37-38
    4.1.5 基于IR2132的系统主电路设计  38-40
  4.2 系统软件设计  40-42
    4.2.1 系统软件开发环境介绍  40-41
    4.2.2 系统流程图各功能部分介绍  41
    4.2.3 定时中断程序设计  41-42
  4.3 本章小结  42-43
第五章系统仿真与实验  43-49
  5.1 MATLAB/SIMULINK简介  43-46
    5.1.1 基于MATLAB/SIMULINK的无刷直流电机建模  44-46
  5.2 实验仿真结果及分析  46-47
  5.3 本章小结  47-49
第六章总结与展望  49-51
致谢  51-52
参考文献  52-54
攻读硕士学位期间研究成果  54-55

无刷直流电机转矩脉动抑制技术研究

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