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BLDCM無E+E位置傳感器起動控制方法研究
隨著時代的變化,交流電機逐漸取代了直流電機,主要原因在于直流電機的電刷與換向器限制了它的發(fā)展,交流電機可分為異步電機和同步電機兩大類,根據(jù)感應(yīng)電動勢的不同,同步電機又可分為直流無刷電機(Brushless DC Motor,以下可簡稱BLDCM)和永磁同步電機,前者的感應(yīng)電動勢波形為梯形波,后者的感應(yīng)電動勢波形為正弦波。由于BLDCM不僅具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕的特點,還有運行可靠、效率高等優(yōu)點,在一些重要領(lǐng)域得到了廣泛的發(fā)展,如航空航天、醫(yī)療設(shè)備、家用電器、電動車和機器人等。

BLDCM無E+E位置傳感器起動控制方法研究
因此完善無刷直流電機各方面性能以及優(yōu)化控制方法是現(xiàn)在國內(nèi)外學者所研究的重點。在有E+E位置傳感器控制系統(tǒng)中,通過霍爾傳感器的三個輸出信號指導電機換相,但由于其應(yīng)用條件受到限制,無E+E位置傳感器控制方法應(yīng)用越來越廣泛。無E+E位置傳感器控制系統(tǒng)中,檢測準確的轉(zhuǎn)子位置信號是實現(xiàn)電機正確換相和正常運行的關(guān)鍵,可通過反電勢過零點的方法來檢測轉(zhuǎn)子的位置,本文采用檢測各相端電壓的方法來獲得反電勢,當反電勢過零點時再延遲30°電角度就可得到電機換相點。目前基于反電勢的無E+E位置傳感器控制方法在不斷的完善,盡管如此,電機的起動問題一直是BLDCM領(lǐng)域的研究熱點與難點。本文采用在三段式起動方法的基礎(chǔ)上構(gòu)建一個外同步開環(huán)起動裝置,主要是由120°的觸發(fā)器模塊、時鐘計時器和切換裝置組成,通過仿真實驗表明該起動方法能夠很好的實現(xiàn)電機起動。本課題主要工作內(nèi)容如下：首先,分析BLDCM的本體結(jié)構(gòu)及其工作原理,同時也分析有位置和無E+E位置傳感器的控制方法及其優(yōu)缺點,給出了BLDCM兩兩導通和三三導通模式下的工作過程,同時在分析BLDCM數(shù)學模型的基礎(chǔ)上給出了轉(zhuǎn)子位置檢測的算法,并且將相關(guān)的數(shù)學模型轉(zhuǎn)換成狀態(tài)方程的形式,便于對BLDCM無E+E位置傳感器起動控制系統(tǒng)進行建模與仿真。然后,分析了基于反電勢法的無E+E位置傳感器控制的起動方法,介紹了幾種常見的起動方法并分析了它們各自具有的優(yōu)缺點,重點分析了三段式起動方法的三個階段,根據(jù)理論推導在傳統(tǒng)的三段式起動法上進行了一定的改進,加速階段通過不斷地縮短換相時間來實現(xiàn),若檢測到位置信號,則進行多次重復檢測,當檢測到足夠穩(wěn)定的反電勢過零點信號時,切換過程通過切換模塊設(shè)定的閾值來實現(xiàn),如果與設(shè)定值保持*,就可從開環(huán)控制切換到閉環(huán)控制。zui后再根據(jù)BLDCM相關(guān)的數(shù)學模型和狀態(tài)方程在MATLAB/SIMULINK仿真環(huán)境下對無E+E位置傳感器起動控制系統(tǒng)進行建模與仿真,仿真結(jié)果表明電機各參數(shù)的波形符合理論分析,基于反電勢的起動控制方法具有一定可行性和有效性,并且能夠?qū)崿F(xiàn)BLDCM的可靠起動。

BLDCM無E+E位置傳感器起動控制方法研究
zui后,通過DSP TMS320F28335的硬件實驗平臺對無E+E位置傳感器控制系統(tǒng)進行硬件電路設(shè)計,同時在CCS3.3軟件開發(fā)環(huán)境下對其進行程序設(shè)計,通過硬件電路與軟件程序設(shè)計相結(jié)合對整個控制系統(tǒng)進行參數(shù)計算與硬件仿真,zui后通過示波器來顯示參數(shù)的實時變化,對各參數(shù)波形進行動態(tài)分析,驗證了基于反電勢的起動方法在DSP實驗平臺上實現(xiàn)了電機的可靠起動。