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基于DSP无位置传感器无刷直流电机控制系统研究

作　者: 姜恺
导　师: 林成武; 朱建光
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 无传感器无刷直流电机控制系统反电动势检测
分类号: TM33
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

无位置传感器无刷直流电机凭借其简单的结构、较高的运行效率、良好的调速性能及避免了位置传感器给系统带来的种种弊端等一系列优点，广泛应用于军事、民用领域，特别是配合TI的电机控制芯片DSP2812及其驱动技术，使得无位置传感器无刷直流电机能够达到较高的控制精度。本文主要对无位置传感器无刷直流电机控制系统中的若干问题做了研究，主要内容包括：首先，本文介绍了几种无位置传感器无刷直流电机常用的位置检测手段，重点分析了利用电机绕组端电压实现电机转子位置估测的方法，并对该方法中所用到的换相延迟时间算法进行了稳定性分析。其次，本文设计了以DSP2812为核心，由功率驱动电路、电源电路、外部存储器电路、I/O接口驱动电路、外扩液晶显示屏电路及反电动势采样电路等组成的系统硬件电路，重点分析了各部分电路的设计理念、芯片选取及时序匹配问题。再次，本文选取地铁屏蔽门作为电机负载，参考实际屏蔽门门机系统得出课题中所需电机的电气参数，分析并采用S型曲线拟合出电机的理想加速曲线。此外，为了改善电机的换相转矩脉动，本文从调制方式和电流调节两方面详细分析了改善转矩脉动的方法，并给出了相关软件算法的程序流程图。最后，本文给出了系统实验的波形和结果，并对波形进行了比较分析。实验证明，所设计的软硬件系统能够实现无位置传感器条件下电机的加速、状态切换及基于电机绕组端电压检测法的无刷直流电机双闭环控制。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-16
  1.1 课题研究的背景和意义  9-10
  1.2 无刷直流电机的研究动态  10-13
  1.3 无刷直流电机在地铁屏蔽门系统中的应用现状  13-14
  1.4 本文的主要内容和结构安排  14-16
第二章无刷直流电动机的工作原理  16-27
  2.1 无刷直流电机的工作原理  16-18
  2.2 无刷直流电机的数学模型  18-20
  2.3 无位置传感器常用检测法介绍  20-23
  2.4 端电压检测法分析  23-26
  2.5 本章小结  26-27
第三章控制系统硬件设计  27-37
  3.1 主控芯片 DSP 概述  27-28
  3.2 驱动电路硬件设计  28-30
  3.3 控制系统的硬件设计  30-36
    3.3.1 控制部分电源电路设计  30-31
    3.3.2 外部数据存储电路设计  31-32
    3.3.3 接口驱动电路设计  32-34
    3.3.4 液晶显示电路设计  34-35
    3.3.5 反电动势检测电路设计  35-36
  3.4 本章小结  36-37
第四章负载理论分析及软件算法设计  37-50
  4.1 电机的选型  37-39
  4.2 电机加速曲线的拟合  39-40
  4.3 换相转矩脉动的抑制  40-41
  4.4 DSP 软件算法设计  41-49
    4.4.1 启动子程序  42-43
    4.4.2 PWM 调节及换相子程序  43-45
    4.4.3 转速 PI 子程序  45-46
    4.4.4 AD 采样子程序  46-48
    4.4.5 电流跟踪调节子程序  48-49
  4.5 本章小结  49-50
第五章实验结果与分析  50-58
  5.1 实验系统硬件平台  50-52
    5.1.1 系统实验平台  50
    5.1.2 控制电路与驱动电路  50-51
    5.1.3 控制电路与反馈电路  51-52
  5.2 实验波形分析  52-57
    5.2.1 端电压波形  52-54
    5.2.2 端电压与反电动势过零点信号波形  54-55
    5.2.3 电机相电流波形  55-56
    5.2.4 电机转速波形  56-57
  5.3 本章小结  57-58
第六章结论  58-60
参考文献  60-63
在学研究成果  63-64
致谢  64

基于DSP无位置传感器无刷直流电机控制系统研究

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