資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯系改正或者刪除。目錄74841前言 -1-130671.1無刷直流電機的發展 -1-312301.2無刷直流電機的優越性 -1-258391.3無刷直流電機的應用 -2-66341.4無刷直流電機調速系統的研究現狀和未來發展 -2-148502無刷直流電機的原理 -4-315692.1三相無刷直流電動機的基本組成 -4-303492.2無刷直流電機的基本工作過程 -5-70572.3無刷直流電動機本體 -6-112082.3.1電動機定子 -6-294552.3.2電動機轉子 -7-52252.3.3有關電機本體設計的問題 -8-281583轉子位置檢測 -8-324543.1位置傳感器檢測法 -8-124233.2無位置傳感器檢測法 -10-309524系統方案設計 -12-105084.1系統設計要求 -12-220724.1.1系統總體框架 -12-188404.2主電路供電方案選擇 -12-91464.3無刷直流電機電子換相器 -14-188774.3.1三相半控電路 -14-17724.3.2三相全控電路 -15-72744.4無刷直流電機的基本方程 -16-94054.5逆變電路的選擇 -18-249694.6基于MC33035的無刷直流電動機調速系統 -19-228544.6.1MC33035無刷直流電動機控制芯片 -19-64934.6.2基于MC33035的無刷直流電動機調速系統設計 -20-36155無刷直流電機調速系統的MATLAB仿真 -23-204705.1電源、逆變橋和無刷直流電機模型 -23-114005.2換相邏輯控制模塊 -25-269435.3PWM調制技術 -30-209325.3.1等脈寬PWM法 -32-149535.3.2SPWM(SinusoidalPWM)法 -32-244005.4控制器和控制電平轉換及PWM發生環節設計 -32-173465.5系統的仿真、仿真結果的輸出及結果分析 -33-35595.5.1起動,階躍負載仿真 -34-138845.5.2可逆調速仿真 -36-85476總結和體會 -38-無刷直流電機調速控制系統設計前言直流無刷電機,無機械刷和換向器的直流電機,也被稱為無換向器直流電動機。它取代了機械電子換向器電刷和換向器直流電動機來實現,是一個標準的機械和機電一體化產品。不但具有結構簡單,運行可靠,維修方便交流電機和一系列優點與直流有刷效率高,無勵磁損耗和高速性能,以及許多其它功能的發動機。無刷直流電機的發展直流電動機由于其在運動控制領域的卓越扭矩特性已得到廣泛應用,與傳統的直流電動機和機械毛刷,可靠性差的需要,減刑會產生電磁干擾,噪聲,火花,無線電干擾和壽命短的致命弱點,具有較高的生產成本和維修問題的嚴重影響,如聯合直流電動機控制系統的進一步發展的弊端。隨著社會生產力,人民生活水平不斷提高的發展,她們不斷開發新類型的電機。科學技術的進步,新興技術和新材料,同時也進一步推動電動汽車將繼續推出新產品。對于傳統的直流電機,只要30年早在20世紀的上述缺點,人們開始開發一個電子交流始終以取代無刷直流電動機刷機,并提出相應數量的結果。可是,這只是高功率處于發展的初級階段的電子設備,沒有找到理想的電子換向元件。使這個運動只能停留在實驗室研究階段,沒有推廣。1955年,美國四哈里森,誰首先提出了晶體管使用該電機接替該專利申請的機械換向器,這是現代無刷直流電動機的原型。可是,因為沒有馬達的起動轉矩,使其不能成為產品。后來,經過多年的艱苦工作的人,終于由霍爾元件實現無刷直流電動機換意味著在1962年來,創造了直流無刷電機產品的時代。自20世紀,電力電子行業快速發展的70年代,許多新的高功率高性能電力電子器件,如GTR的,MOS管,IGBT的相繼出現,特別是高性能永磁材料等作為釤鈷的到來,使無刷直流電動機,因而被廣泛應用于更全面,更奠定了堅實的基礎。近40年來,隨著電動機本體及其相關學科的迅速發展,無刷直流電動機的電子換向直流電動機概念,發展指的是所有的直流無刷電機與電子交換子的外部特征。無刷直流到從1978年開始實時實際相電機,二十世紀是80歲進行了深入的國際研究,先后開發無刷方波和正弦波無刷直流電機在十年的時間,直流電動機的發展更加迅速。無刷直流電機的優越性直流電動機具有快速響應,大起動轉矩,從零速到額定轉速,額定轉矩可提供的性能,但直流電機的優點也是它的缺點,因為DC額定負載機密生產性能不斷轉移的時刻,電樞與轉子磁場須保持恒定90度,這將用刷子和換向器。碳刷,換向器,繼而引發電機,碳粉,因此除了元件造成損害的,有限的場合使用。交流無碳刷及整流子,免維護,可靠,應用范圍廣,但直流電機馬達的特點,實現同等性能的必須使用復雜的控制得以實現。今天,功率半導體開關頻率成分的快速發展,加快了許多,提升驅動電機的性能。微處理器的速度也越來越快,使交流電機控制在一個旋轉的兩軸直角坐標系放置,適當控制交流電機在兩軸電流分量,類似于直流電動機控制和一個相當大的直流電動機性能。另外,已經有許多微處理器將控制電機必須的功能使芯片,體積越來越小,像模擬/數字轉換器,脈沖寬度調制。直流無刷電機電子換向控制交流電機,直流電機特性的直流電機相似,身體上沒有失蹤的應用之一。事實上,無刷直流電機有自己的缺點,包括成本高,難以控制的小型化的復雜性。在某些情況下,這些缺點已成為障礙的無刷直流電動機的發展。當前,電子技術,控制技術和大規模生產技術是生產技術的發展,逐步解決這些問題,因此,無刷直流電動機的性能和功能,有望進一步提高。從市場的產品能夠看到,最近一些制造商正在致力于開發高速,高性能的通用汽車,并提供絕對編碼器,防爆電機,以擴大產品種類。雖然無刷直流電動機提供了一批技術領先和廣泛的應用范圍,但我們能夠在所有應用程序,它是最佳的選擇,應用程序或不應該謹慎選擇。無刷直流電機的應用現在,無刷直流電機應用擴大,如航空航天和軍事領域的炮兵雷達,自動定位,船舶舵,飛機自動駕駛儀,全自動控制應用等,范圍,在信息處理設備,包括信息輸入,存儲,加工,輸出,傳輸和其它部門,時間越長,如微型計算機軟盤驅動器,硬盤驅動器,光盤驅動器,復印機,打印機,傳真機等,在視聽設備,錄像機,錄音機,攝像機使用,照相機,光碟,DVD等,并在同一時間控制其人民的性能要求也不斷提高。今天,在各個領域,如醫療器械,紡織,化工,儀器儀表,電腦驅動器及家電的日益廣泛應用等諸多方面,國民經濟的發展。就像電腦的硬盤驅動器和軟盤驅動器中的主軸電機,伺服電機在錄音機,使用了大量的直流無刷電機。無刷直流電動機在工廠自動化設備品種也廣泛應用于高速或在伺服系統所需的設備和作為該地區的大部分產品已成為不可缺少的運動的一部分。在許多應用中,它有望取代刷直流伺服電機。然而,由于直流有刷低生產成本,控制,以及其它一些優良特性伺服電機,其需求將繼續下去。無刷直流電機調速系統的研究現狀和未來發展在國內和國外的直流無刷電機技術一般控制是比較成熟,而日本和更先進的制造直流無刷電機及控制技術美國的所有者。特別是,日本已經變得更突出的民用和軍事方面,美國是比較先進的。無刷直流電機當前的研究重點主要在三個方面:1。無傳感器控制技術的開發,提高系統可靠性,降低了電機的體積和重量;2。由電機設計和控制方法,本文研究無刷直流電動機轉矩脈動的擴大應用,以增加其服務器范圍;3。可靠性和緊湊的設計,集成的無刷直流電動機控制器的多功能性。無傳感器控制技術:傳統的無刷直流電動機經過位置傳感器直接檢測轉子位置。無傳感器控制容易獲得,主要是經過電機的電壓或電流信號經過一定的算法處理,得到轉子位置信號,也被介紹到轉子位置檢測方法而聞名。當前的檢測方法是:電磁場,歸納法,熔鹽法;續流二極管法觀察員估計,智能估計方法。電磁場被廣泛使用的方法原理簡單。隨著傳感器控制無刷直流電動機直接起動普遍較為困難,因此一開始就一直是熱點和難點。電磁場的無刷直流電動機轉子位置檢測啟動三階段方法比較成熟,對從起動電機穩定運行方式可分為三個階段:定子位置,加速度和切換。其它傳感器控制的電機起動方法,如前位置開始,日益頻繁和提高同步起動法檢測和短脈沖轉子定位和法國,也有一定的應用。無刷直流電動機控制器:無刷電機控制器,具有相似的發展已經從電器元件的分立元件到數字可編程控制電路控制發展過程。在一般情況下,使用復雜的控制器設計,大,可靠性差,通用性分立元器件,是不利于大規模生產。時間,當前的無刷直流電動機控制器,專用集成電路,FPGA和單片機,DSP控制器方法的主要用途。電機控制專用集成電路,是當前較無刷直流摩托羅拉的MC33035電機是一種直流無刷電機控制芯片,MicroLinear公司ML4425/4428傳感器控制芯片等。如果我們考慮到控制器的硬件和軟件設計等功能以后,您能夠使用控制器的設計與FPGA,單片機,DSP等。FPGA能夠利用VHDL,Verilog或C語言編程,靈活性,可與在線系統的靜態和動態重新配置編程功能重復,使得硬件的功能能夠編程為相同的軟件修改,而且能夠根據用戶需求定義界面功能。MCU和DSP有豐富的外設接口,微控制器一般見于簡單電機控制系統中,而DSP為一個強大的計算和數據處理能力,往往在智能電機控制系統。關于這個問題的轉矩脈動比較復雜,不屬于本文的范圍,因此沒有更多的說明。無刷直流電機的原理三相無刷直流電動機的基本組成直流無刷永磁電動機主要由電動機本體、位置傳感器和電子開關線路三部分構成。其定子繞組一般為多相(3相、4相、5相不等),轉子由永久磁鋼按一定極對數(2p=2,4,…)組成。下圖所示即為三相兩極直流無刷電機結構:圖2.1三相兩極直流無刷電機組成三相定子繞組和電子開關電路,分別在相應的功率開關器件連接的A,B,C三相繞組與電源開關用V1,V2,V3的階段。跟蹤轉子位置傳感器相連,電機軸。當一相電源定子繞組,轉子電流和所產生的扭矩作用的永久磁鐵的兩極磁場產生的驅動轉子旋轉,那么該位置傳感器轉子磁鐵的位置轉換成電信號,以控制電子開關電路,使由一個特定的順序交替定子繞組,定子相按一定順序轉子換相位置的變化電流。由于電子開關電路的使用順序同步與轉子角度,起到了扭轉機械換向器的作用。無刷直流電機線是用來控制電子開關電機各相序定子繞組和時間的力量,主要是由邏輯開關單元,位置傳感器信號處理單元兩部分權力。權力的邏輯控制電路交換的單位是電源的核心,它的功能是分配給每個階段之間的邏輯關系電動機定子繞組,使電機產生的恒轉矩。而每相繞組的順序和時間依賴于從轉子位置傳感器信號。不過,按位置傳感器產生的信號經過一定的邏輯去控制電源開關經過。總之,對直流無刷電機的主要部件組成,如圖2.2所示。電機本體電機本體無刷直流電機電子開關電路位置傳感器主定子主轉子傳感定子傳感轉子功率邏輯開關位置信號處理圖2.2無刷直流電機的組成框圖總結告訴我們,一般稱為無刷直流電機的基本結構,能夠被看作是由電子開關,電機位置傳感器的身體和運動系統三部分組成的電路。簡化的組成框圖如圖2.3所示。直流電源直流電源開關電源電動機位置傳感器圖2.3無刷直流電機簡化的組成原理框圖無刷直流電機的基本工作過程轉子位置圖2.1和圖2.4(一)對應的位置顯示。此時光電子器件是因為VP1的光線,使V1的是功率晶體管導通狀態,電流流入繞組機管局,轉子磁極繞組與從轉子的磁圖三箭頭極方向產生轉矩電流的作用,旋轉。當轉子磁極圖2.4(b)所示的位置,直接旋轉式轉子軸也跟著由同步遮光板轉動,病毒VP1和VP2的照射覆蓋離開,這樣,在晶體管V1和V2的鉛晶體管通,從繞組的繞組BB心跳過流入,機管局,使轉子磁極旋轉朝著箭頭方向的電流。當轉子磁極圖2.4(c)所示的位置,然后旋轉圖案已經覆蓋病毒VP2,VP3的是如此的照射下,在晶體管產生的V2和V3的導通晶體管,在繞組CC的電流流過,然后繼續以順時針方向驅動轉子磁極,并返回到圖2.4(d)職稱。因此,隨著轉子的旋轉位置傳感器芯片領域,在定子繞組位置傳感器病毒VP1,VP2基因,下一個階段一個階段的控制,美聯儲將在瞭望為了實現相繞組電流換向。在減刑過程中,每個階段的工作中內的空氣旋轉磁場形成的差距是定子繞組的飛躍。這旋轉360度電角度磁場,磁場內有三個狀態,磁狀態持續每個角度120度。每相繞組電流和轉子磁場之間的關系如圖2.4。圖2.4(a)是第一個狀態,對于繞組機管局由人造纖維生產電力法。顯然,轉子繞組電流和磁場相互作用,轉子順時針方向旋轉;轉身120度電角度后,進入第二個狀態,然后纏繞機管局的權力,和BB'以及電源,即在定子產生的磁場蜿蜒120度的大轉彎,如圖2.4所示(b)所示,電機定子順時針方向旋轉;分120度電角度,我們進入第三國,然后纏繞BB的權力,CC的電力,產生的磁場由定子繞組已轉向120度電角度,如圖2.4(c)所示,它繼續推動轉子匝120后恢復到初始狀態功率度順時針角度。圖2.5顯示了每個繞組的相圖的順序傳導。(a)(b)(c)(d)圖2.4開關順序及定子磁場旋轉示意圖圖2.5各相繞組的導通示意圖無刷直流電動機本體電動機定子無刷直流電動機經過定子是由許多硅層和軸向沖壓,紅槽都有一些繞組的線圈形式。從傳統意義上講,無刷直流電動機定子感應電動機定子和有些類似,但在定子繞組分布有所不同。無刷直流電動機的定子繞組有三種大多數行是明星,每個繞組和許多鋼構件按照內部整合,具有一定的方式,一個約一磁極偶數形成了定子繞組均勻分布。直流有刷與無刷直流比繞組在電機定子一側傳統電機,更利于散熱。?電樞繞組可直接連接或△,如圖2.6所示,但考慮到系統的性能和成本?獲得更多的應用,也沒有中性點對稱的三相無刷直流電動機的線索。圖2.6繞組形式無刷直流電動機定子繞組可分為梯形和正弦繞組兩種,它們的根本區別在于不同的繞組連接以使它們產生的反電動勢(EMF)的不同,梯形和正弦波人出席,因此使用這個名字。梯形和正弦繞組反電勢產生由圖2.7所示的波形。本文認為正弦永磁同步電機是電機繞組。圖2.7a)梯形繞組的反電勢波形b)正弦繞組的反電勢波形可想而知順利正弦波清盤它,并作為一個相對比較適合的梯形線圈數目穩定運行。然而,正弦繞組線圈作出更多的梯子上的銅繞組線更相正確使用,以及控制方法也大大高于梯形波電機復雜。因此,電機的運行速度非常高的精度不高的場合,梯形波無刷直流電動機這是一個非常合適的選擇。電動機轉子無刷直流電機轉子與N極和圍繞著的轉子(內轉子式)的組成根據S極交替2-8永久磁鐵對,如果外轉子式永磁無刷直流電機是連接到轉子墻壁上。當前轉子釹鐵硼永磁多采用高矯頑力,高剩磁感應強度稀土永磁材料生產。永磁無刷直流電機轉子刷直流電動機類似用磁石,創造了在電機氣隙磁場足夠,只是在反安裝的形式。轉子結構,有三種常見形式:(1)表面膠極點(也稱為W形磁極已知),在外面的瓦形稀土永磁徑向磁化核心粘貼。如果電機設計過程中采用徑向瓦形磁體的磁激發弧寬度和取120多個,電度,可產生氣隙磁通密度的方波形式,減少了轉矩脈動。多轉子無刷直流電動機采用這種結構。(2)嵌入式極點(也被稱為矩形柱),是嵌在一個長方形的永久磁鐵的核心,其優勢是非常下,從兩極由鄰居提供并行通量的聚合物可提供磁效應更大的流量,但這種結構需要進行一次磁化不銹鋼軸。(3)圓形磁場核心,是一個整體,外套稀土永磁環和一個多極徑向磁化環形磁鐵的特殊方法。這種對轉子制造工藝結構是相對較小的尺寸和電機功率簡單。有關電機本體設計的問題定子和轉子無刷直流電機本體的統稱。車身結構和永磁同步電動機相似,但沒有其它籠繞組和起動裝置,定子繞組一般制成多相,三相,四相沒有相應的較自由以不超過一臺電機,是比較少見;由永磁轉子,形成了極對若干人。電動機本體的設計是一個非常復雜的過程,其基本任務是根據給定的等級和基本技術性能要求,選擇合適的材料,確定了電網電機零件尺寸,并計算其性能,以滿足在材料的儲蓄,制造方便,性能良好的要求,獲得更大的經濟效益。本體設計了許多內容,包括電磁設計,結構設計,施工設計和工藝設計。本文只對極的討論,這背后的模擬有很大的影響數選擇簡要介紹。極數的選擇應考慮性能和經濟指標。下圖顯示的兩極,四極,八極和(p值=1,2,4)在無刷直流電機轉子體結構圖。圖2.8本體機構示意一般在P極對數的增加,能夠減少每極,定子軛和基地橫截面積通量能夠相應降低,從而減少了電機鐵量;終止定子繞組的一部分,將增加與減少極數,因此,相同的電流密度,降低繞組銅量;的極點在定子繞組電感相應減少,數量增加有利于電子設備減刑。另外,當極數的增加,制造過程的復雜性已經改變,極數的增加,考慮到漏磁不能過于極端,極弧系數下降,使電機原材料的利用率下降;增加極數相同,速度,電子設備在減刑數量增加,從而增加了減刑的損失。當電流密度為常數,銅消費在大多數年份定子繞組的數量增加。通用汽車與極數增加了效率。因此,合理選擇根據電機的極正確需要。轉子位置檢測無刷直流電動機采用了傳統結構的結構永磁同步電機直流電機代替,因此有必要逆變器和轉子位置檢測裝置的結構,以實現”換相”的過程。轉子位置檢測方法主要分為兩類。位置傳感器檢測法在位置傳感器無刷直流電動機轉子磁檢測在劇中桿位,為邏輯開關電路提供關于減刑的作用正確的信息,轉子磁極位置信號轉變為電信號會,然后到控制定子繞組換向。繞組換向。位置傳感器的種類很多,當前常見的無刷直流磁位置傳感器,光電傳感器,磁位置傳感器和旋轉變壓器的電動機。磁位置傳感器是用于測量轉子位置的電磁效應,也有開口變壓器,鐵磁諧振電路,接近開關電路和其它類型。它具有產量大,環保要求等質量可靠,壽命長的優點,但更大的傳感器,低信噪比,而其用于交換,為整流器一般需要,使用前過濾器的輸出波形。光電位置傳感器是利用光電效應在與陰影部分和固定源和其它組件的轉子旋轉,有絕對編碼器和增量編碼器之分。它具有精度高,成本低,易加工等特點,而是有能力適應窮人需要添加整形電路輸出信號處理惡劣的環境。磁位置傳感器是半導體的一些電氣參數的使用傳感器按照一定的規則與周圍磁場變化的原理制成。霍爾元件,磁電阻和磁二極常見的類型。在一般情況下,環境適應性強,輸出信號好,成本低,但精度不高。一般來說,在多相位電機控制用變壓器,它能夠輸出多個位置信號,以滿足多相位電機控制的要求,但安裝是不容易的,價格比較昂貴,平均三相無刷直流電機解析很少。霍爾傳感器是基于霍爾效應原理制成。霍爾效應是指當在一個磁場電源導體,磁場力使導體的電荷會引導身體方共同努力,當通電時,薄板在磁場中的這種作用更加明顯導體,從而使的聚集一側的導線將抵消收費,磁場效應,由于在指揮方收取的聚集,使得對導體兩端電壓,這種現象稱為霍爾效應,霍爾在1879年發現的高血壓這一現象,它被命名為。可根據對四端霍爾效應的半導體元件的原則。2組輸出霍爾電壓輸出,兩個控制端的輸入控制電流。霍爾的實際厚度很薄,無論是在它幾微米。從大廳的結構,它幾乎是生產和半導體元件。當前,由霍爾元件的硅制造技術成熟,生產大批量,低價格,性能合適,但不那么廣泛的應用。砷化鎵霍爾元件制成的最佳性能,可是高昂的價格限制了應用。當在磁場的變化,大小和霍爾電動勢的方向發生相應的變化,使反應發揮作用,霍爾傳感器位置的元素的位置。由霍爾元件產生的力不夠大,往往在一個外部放大器,這是非常方便的應用。隨著半導體集成技術的發展,將霍爾元件和放大器電路往往集成在一個單芯片,形成了霍爾集成電路。其結構如下所示。圖3.1霍爾集成電路這是一個簡單的開環放大器驅動輸出級。大廳的功能型,開關型線性集成電路分為二。一般位置傳感器無刷直流電動機應選擇開關類型。霍爾元件在電機的固定位置放置,霍爾元件安裝在定子是更為復雜,因為如果不放置位置和轉子的磁場時,霍爾元件切線可能導致響應能夠精確的測量當前位置不轉子在上述原因,為了簡化,一般在轉子上的磁鐵設計,磁感應霍爾元件冗余,安裝電機霍爾元件的安裝,這樣能夠起到和轉子磁傳感器同樣的效果,一般遵循霍爾元件的周長在印刷電路板上放置和覆蓋的監管,使用戶能夠根據磁場的方向是很方便的調整霍爾元件的位置,它在最佳狀態。在霍爾元件的位置,有60度,120度,240度等多種形式。無位置傳感器檢測法無位置傳感器無刷直流電動機控制技術的熱點,許多國內和國外都進行了這項研究的學者之一,并已取得初步成效。無位置傳感器無刷直流可靠性高,抗干擾能力強等,電機控制,同時模式中的地位在一定程度上克服了轉矩脈動傳感器的安裝所造成的誤差。無傳感器控制的發展是因為有限額的位置傳感器無刷直流應用程序,這主要體現在某些情況下電機:(1)將感應器可能導致馬達尺寸增大;(2)之間的電機及控制系統線位置傳感器的增加,使系統容易受到外界的干擾;(3)位置在高溫,高壓和高濕度等惡劣的工作條件下,變化的靈敏度,降低了系統運行的可靠性傳感器;(4)精度高,機械安裝階段誤差不準確造成了一個關于汽車性能有直接影響手術的安裝位置傳感器。因此,傳感器控制越來越多的關注,同時具有檢測,控制技術和完善的高性能微控制器的手段,無傳感器控制技術得到了迅速發展,一些技術已經實用化。根據不同的原理測試,直流無刷電機無傳感器控制方法包括電磁場,磁法,歸納法,人工智能,頭發等。在無傳感器控制方法多樣,反電動勢的方法是最成熟的技術,有能力的最廣泛使用的檢測方法。經過這種方法得到將檢測反電動勢零六個離散信號的延遲信號,邏輯開關電路提供了正確的信息相30度電角度的轉子位置,從而實現無位置傳感器無刷直流電動機。無刷直流電動機的反電動勢過零點與相應的對易關系點,如圖所示。圖3.2反電動勢控制原理還有一個考慮:當電機轉速較低時,反電動勢會比較小,過零檢測電路不能正常檢測,因此很難實現自啟動馬達造成的。確定轉子無刷直流電機控制系統的初始位置是穩定的基礎,開始對系統的直接影響最大的起動轉矩和最小啟動時間。當前,無位置傳感器控制算法,轉子的估價方法主要電感的初始位置。歸納法在經過特殊的短脈沖注入電壓的定子繞組,然后在一定的時間間隔,以確定各繞組之間的電感電流響應大小,初始位置之間的差異來確定電感電機。大量的永磁磁阻繞組電感小,電感的計算方法來確定初始轉子位置和大電流的精確測量的需要。另一個轉子,由繞組通電法特定項目的位置,電機轉子固定在預定位置,這將轉換一個未知的轉子立場是眾所周知的。轉子定位方法使用簡單,但在整個啟動過程中,未知前開始的轉子初始位置,電機期間可能出現的反向電流高,定位。防啟動本方法電位控制方法有:三步啟動法,預位起動法或頻率升壓同步起動法,電壓插Start方法。無傳感器控制方法能夠簡化生產成本的節約。另外,霍爾元件的移除,如汽車,都能夠在比較大的灰塵和油安裝更惡劣的工作,而不需要確保大廳條件下正常工作時間來清除在同一時間,這免維護電機也可安裝在一個很難到達的地方。系統方案設計系統設計要求(1)經過可編程控制器,專用芯片和微處理器幾種不同的分析和方案的性能比較控制,建立了數字信號處理器DSP作為無刷直流伺服電機控制系統解決方案的核心集。(2)從性能和實用性的角度,為核心的數字信號處理器,具有模塊化和數字化設計,一個基于DSP的無刷直流電動機控制系統的建立進行。(3)扭矩的無刷直流電動機,位置檢測,并開始從硬件和軟件的問題,紋波了相應改進。(4)在無刷直流電動機的結構,原理及數學模型分析的基礎上,我們使用Matlab的無刷直流電動機控制系統建模和仿真,仿真結果的分析。系統總體框架該設計的目的是無位置傳感器無刷直流電動機控制系統,該系統的工作原理如下:有效的反饋對正常的反電動勢檢測電路的三相逆變器的轉速信號經過ADC轉換模塊,測試信號輸入微處理器的速度,計算的結果進行比較,參考速度是速度誤差信號,由控制器參考電流的速度獲得,而從當前的樣本,經過控制電流控制器輸出的PWM脈沖,相應的三相逆變器控制控制裝置關閉橋的時間和順序,以實現無刷直流電動機速度和轉矩控制。閉環控制系統采用雙層結構,其框圖如圖4.1所示。速度控制器速度控制器電流控制器PWM發生器三相逆變器速度計算位置控制信號ADC模塊反電動勢檢測BLDCM電流采樣速度反饋參考電流參考速度圖4.1無刷直流電機控制系統原理圖主電路供電方案選擇圖4.2顯示了電網電壓一般為三相交流逆變橋直流電源設備一般是由交流電網驅動是由二極管整流器和濾波大電容使用,以便獲得一個恒定的直流電壓,而電感性負載電容的無功功率的能量存儲緩沖區。圖4.2直流電源設計原理圖圖4.3三相橋式不控整流電路原理圖基于PWM變換器的濾波電容,其作用除了濾波,也有電機剎車時的運行系統中的作用動能吸收。由二極管整流直流電源供應不能背面的電源,馬達剎車已收取的濾波電容,這將增加電容兩端的電壓,稱為”泵升電壓”。電力電子設備限制了最大泵壓電壓上升,因此能不能非常小,一般的發電能力為速度控制系統,需要成千上萬的微幾千瓦。在大容量或負荷較大的系統的慣性不能依靠泵電容來限制電壓上升,那么,在圖4.4能夠用于鎮流電阻消耗的動能的一部分。由電壓并聯電路開關器件允許在泵的價值時,連接上升。圖4.4泵升電壓限制電路原理圖由于這種設計,電路仿真,Simulink在電力系統模型庫(電氣系統模塊庫)模型庫的MATLAB/Simulink仿真平臺,提供直流,交流電源模塊的結果,因此模擬電路設計,直流電源,可直接三個階段中使用,而不是不可控整流的直流電源。無刷直流電機電子換相器一般直流電動機,電樞繞組設備有一個到另一個分支類型,電流和電動勢元素分公司必須改變方向。繞組分力的方向轉變,由蜿蜒的旋轉電樞側的組成要素依次切割定子磁極N極和S直接,蜿蜒曲折,經過改變刷到設備和元件的方向改變當前整流器組成的機械(設備)來完成。直流電壓為的是有一些人存在的一般性缺點消除電機電子開發的,而不是機械的無刷直流電機換相換向,基本上是由電動馬達的身體,電源開關的主電路和轉子磁極位置傳感器由三部分組成的閉環系統。在這里,被稱為無刷直流電動機的基本制度。該電源開關電路,轉子位置傳感器及相關電子電路的基本制度結合在一起的電機換向器。其主要職能是確保在操作過程中的無刷直流,定子和轉子磁場電機基本上正交既提高經營業績。位置傳感器,電源開關已在上一節所述,因此這里只涉及到無刷直流電動機定子繞組換相之間的方法和特點,作為無刷直流電動機定子繞組最,各種連接定子三相繞組,以突出的三相繞組。三相半控電路通用三相半橋式驅動電路如圖4.5。這La、Lb、Lc分別是A,B,C三相繞組,為T1,T2,因為這些設備都連接到電機相繞組功率T3航站樓。轉子位置由Ha、Hb、Hc傳感器信號,經放大后開始,然后控制電機功率器件換向。在減刑的過程中,空氣中的差距形成的旋轉磁場每個階段的定子繞組是在一個電源周期,每120°相位角的飛躍。因此,三相半橋式無刷直流電動機驅動器用于驅動元件少,成本低,簡單的控制系統控制,但扭矩的波動,電機繞組的使用率偏低的使用,每個繞組通電的1/3的周期時間,轉矩波動,Tm/2作業流程,Tm和無刷直流電機需要的電源線導致中性線,以及控制反轉是比較困難的。因此,在實際應用中較少使用的驅動程序。圖4.5三相半橋式驅動電路三相全控電路圖4.6全控橋電路圖4.6是一個完全控制的電橋電路,電機繞組為Y連接。為六管MOSFET的功率器件,從繞組切換的目的。她們的傳導方式可分為兩到三三傳導傳導兩種方式。(1)兩電之間的每一刻是另兩個功率器件關,每1/6的換向周期,一旦一個功率晶體管,每個階段,每個功率管轉120度角的功率器件換流的方法。T1和T2的功率晶體管T1的輪流纏繞管道,然后從由T2的背面的電源繞組C相上進行的,從A相電流流動。如果到由繞組電流產生的扭矩設定為正,從繞組的電流產生的負面扭矩,其合成轉矩,鉭的大小。當電動機轉動60度角,由在T1至T2的的T2至T3的力量轉化為電能,從T3的繞組B相繞組從C時,T2的重新掌權,然后再相電流流過的力矩合成,對鉭的大小相同,但合成方向待定的扭矩轉向60度角。然后,每次改變一個功率管的階段,合成轉矩矢量方向轉60度的電角度,但電訊局長的大小保持不變。因此,無刷直流電機,每個繞組的三相半控具有相同的電流,全控型三相星形接線電路的電路相同,兩起案件之間的減刑,扭矩增加了大時代的合成。每60度角的第一動力,每個功率管供電120度,240每個繞組通電時,它是相對功率和120度逆功率度。三相全控的轉矩脈動電路相比,小得多的三相半控,只能從0.87Tm到TM。(2)三三的力量,就是每一刻權力有三個在同一時間管首次打開時,每個功率管供電180度每60度。令她們上T1T2T3,T2T3T4,T3T4T5,T4T5T6,T6T1T2,TIT2T3。當T6T1T2打開從管T1的相繞組,電流流A時,B相和C相繞組(其中B和C兩相平行繞組)是從T6和T2的了。然后流經蜿蜒相繞組B相和C相電流流動的其合成轉矩1.5π一半大小。經過60度電角度,換到T1T2T3權力,即先關閉T6的T3的(請注意,我們必須先關閉,然后經過T6的T3的,或T6和T3的同時將會有力量,電源是T3和T6的短路,這是絕對不允許的)。當電流從T1和T3流量,A相和B相繞組,然后到C相(相當于一個階段,同時乙)繞組,T2的外流。其方向和C語言相同,轉向60度,規模還是1.5Ta。經過60度角,然后,通電后,權力的T1T2T3,然后等在這種電源模式,每一個時刻有三種電源管理權。一次每60度的變化,有一個功率管的每個方向,每個功率管的180度電。無刷直流電機的基本方程三相無刷直流雙極電機用一個例子來說明建立了數學模型的過程。從整個繞組,轉子凸極轉子結構,三個霍爾元件在太空中相距120度,放在濃度對稱Y型連接的定子繞組。在此基礎上的結構,其它作出以下假設,以簡化分析過程:(1)忽略不計的電機鐵芯渦流損耗和磁滯損耗飽和;(2)不包括電樞反應,呼吸那就是平場約120度的梯形波電角度分布寬度;(3)忽略了齒槽效應在電樞導體表面,電樞連續均勻分布;(4)驅動系統逆變功率器件和續流二極管是理想的功能開關。可得三相繞組電壓平衡方程為:(4-1)式中:uaubuc為定子繞組相電壓(V)iaibic為定子繞組相電流(A)eaebec為定子繞組相電動勢(V)P微分算子P=L為每相繞組的自感(H)M為每兩相繞組的互感(H)由于轉子磁阻不隨轉子的位置變化而變化,因此,定子繞組的自感和互感為常數當三相繞組為Y連接,而且沒有中線時,則有:ia+ib+ic=0Mib+Mic=-Mia將式式代入式可得電壓方程為: (4-2)電磁轉矩為:Td=(eaia+ebib+ecic)(4-3)式中:Ω為電機的角速度(rad/s)在通電期間,直流無刷電動機的帶電導體處于相同的磁場下,各相繞組的感應電動勢為:(4-4)式中:pm為極對數N為總導體數Φm為主磁通n為電動機轉速從變頻器的直流端看,Y型聯結的無刷直流電機的感應電動勢E。由兩相繞組經逆變器串聯組成,因此有(4-5)因此,電磁轉矩表示式可化為:(4-6)式中:Id為方波電流的幅值為電機的角速度,由式(4-5)能夠看出,直流無刷方波電機的電磁轉矩表示式與普通直流電機相同,其電磁轉矩大小與磁通和電流的幅值成正比,因此控制逆變器輸出方波電流的幅值即可控制直流無刷方波電機的轉矩。另外電動機轉子的運動方程為:(4-7)進一步化簡可得(4-8)式中:為負載轉矩為轉子與負載的轉動慣量為粘滯阻尼系數由于本系統采用120°型三相逆變器,任一時刻只有兩相通電,直流無刷方波電機的輸出相電壓幅值為,因此,對于每相繞組有如下動態方程式:(4-9)式中:為電源電壓忽略粘性摩擦,電動機的轉矩平衡方程式為:(4-10)由式(4-9)可得:(4-11)對式(4-8)和式(4-10)兩邊分別進行拉式變換后得:(4-12)(4-13)聯合式(4-12)和式(4-13),并考慮到,得到直流無刷方波電機的動態結構圖,如圖4.7所示。圖4.7直流無刷方波電機的動態結構圖逆變電路的選擇PWM速度主要采用脈寬調制器電路控制系統,簡稱為PWM的轉換器。PWM脈沖寬度調制轉換器是用來作為直流斬波器。PWM變換器的不可逆和可逆的兩大類:逆變器有雙極,單極型和有限單極式等多種電路。本設計采用有限單極控制方法。如下圖所示,當兩幫一兩個屬于不同的逆變器上的開關設備,該設備始終在上方的導通狀態是開啟橋臂功率范圍功率,而該裝置的底部是由PWM控制定期的狀態。這種控制方法能夠減少開關損耗時,電機電流小,但不會有不連續電流的現象。圖4.8逆變電路控制器設計:由于本設計的重點是無刷直流電動機驅動方式和仿真,使控制器的設計將在下一章介紹了用Matlab仿真。基于MC33035的無刷直流電動機調速系統MC33035無刷直流電動機控制芯片以前沒有能夠無刷直流電動機霍爾傳感器檢測信號的解碼位置,具有過流,過熱,電壓,輔助功能的芯片,因此使用分立元件最初大型模擬電路設計的電機控制專用控制雙向選擇,使系統設計,調試非常復雜,占用了大面積的電路板。嵌入式控制器與電機是不可能的。后來,隨著半導體技術的不斷進步,它開發出了各種無刷電機控制芯片,如MC33035,TB6537P等。MC33035下面描述的基本工作原理和應用。MC33035是一種高性能的第二代單片無刷直流電動機控制器,它包含三個或四個階段的開環的所有必要和有效的功能控制。該設備是一個轉子的整流序列解碼器可提供良好的傳感器電源和溫度補償,頻率可編程的鋸齒波振蕩器,三個集電極開路的頂級車手的參考電壓,以及三個非常為驅動大電流推挽驅動MOSFET功率級適合。MC33035的功能包括開環速度控制,前進或后退,允許運行和阻尼剎車。MC33035的設計與操作60°/300°或120°/240°電傳感器的三相無刷電機,并能有效地控制刷直流電動機。MC33035管腳定義如下圖所示:圖4.9MC33035管腳定義MC33035的內部監控三大傳感器的輸入,使該系統能夠提供高端和低端驅動器正確地輸入了正確的時機轉子位置解碼器。傳感器直接輸入開放集電極霍爾效應開關或光纖耦合器相連。另外,該電路還包括上拉電阻,輸入閾值一般為TTL電平兼容為2.2V。與MC33035系列三相馬達控制能夠在下一階段工作的四個傳感器最常見的。MC33035提供60°/120°選擇MC33035能夠很容易地與一個60度,120度,240度或300度的傳感器相位電機控制。這三個傳感器輸入八個輸入碼,這是有效的轉子位置六,其它兩個組合是無效的編碼可能的組合。經過六個有效輸入解碼器的代碼能夠使用在窗口電氣階段的60度來區分的轉子位置。MC33035無刷直流電動機控制器正向/反向轉動的定子繞組的電壓來改變方向輸出。當輸入狀態變化,傳感器輸入編碼從指定的前高后低,從而改變整流時序改變電機的旋轉方向。電機開/關經過輸出控制使能實現,當該引腳是開放的,連接到正電源的內置上拉電阻將開始在該驅動器的輸出時序頂部和底部。當該引腳接地,頂部驅動輸出將關閉和底部的驅動力低,使電機停止。基于MC33035的無刷直流電動機調速系統設計MC33035構成的無刷直流電機開環控制系統,如圖3-7所示。在為MOSFET,電源開關設備,在任何給定轉子位置一個數字,而只有一只胳膊和腿下橋開關打開,兩個轉屬于不同的圖騰柱管。此開關結構允許的定子繞組和地面之間的電壓,使電流能夠夾在兩個方向流動的兩端。可能會出現在電流波形的峰值,這個峰值電流限制保護將導致故障,因此在外部RC濾波器的電流檢測引腳必須防止這種情況發生。圖4.10開環控制電路圖4.11閉環控制電路MC33035本身只能用于開環控制電機轉速閉環速度控制,MC33035要求輸入電壓成正比,電機的轉速,一般來說,這能夠由電機轉速測速反饋電壓來實現的。圖3.8使用MC33039,MC33039,MC33035到6.25V的參考電平(引腳8)電源。MC33039能夠生成而不需要昂貴的測速反饋電壓的需要。MC33035轉子位置作為一個霍爾傳感器輸出信號的解碼,也能夠由MC33039使用。在網上任何一個傳感器,對于每一個積極和消極的過渡霍爾傳感器,該MC33039能夠產生一定程度和持續時間的脈搏,R1和電容C1確定外部電阻器的參數。在MC33039MC33035輸出引腳爆波5積分誤差放大器產生一個分支的水平,水平與電機的速度和成正比。這個速度是成正比的MC33035電機控制PWM引腳13的水平,建立參考電壓,并反饋閉環。MC33035輸出功率MOSFET驅動器相橋式逆變器。當電機啟動制動和轉向的變化可能產生大電流。無刷直流電機調速系統的MATLAB仿真MATLAB是作為一種編程語言的編程提供了矩陣運算和操作,和功能強大的各種圖形的基本單位矩陣,是當前最流行的電腦輔助控制系統設計軟件。數學工程1992年,公司推出的交互式模型輸入SIMULINK的仿真環境,它可能采取一系統框圖或差分方程模擬。SIMULINK的電力系統將鏈接庫(電力系統模塊庫),它能夠使其實現電力電子系統的模擬。在這一章中,無刷直流電動機控制系統將是分析控制器,無刷直流電機換相過程和邏輯控制為重點,采用MatlabSimulink仿真的實驗終于。圖5.1Simulink的直流無刷電機的仿真框圖。這種設計是一種單閉環可逆直流無刷電機驅動器的速度,該模型無刷直流電動機,逆變橋,轉子位置譯碼器,語音識別,控制電平轉換器和PWM波形發生器等主要部分。其基本工作原理為一個給定的速度(速度給定)和速度(轉子轉速)輸入到后來的減法的ASR(調速器)來計算控制信號輸入到控制電平轉換后產生一個PWM發生器給定的信號,最后輸入PWM波與霍爾信號和邏輯運算的速度解碼器產生錯誤信號逆變橋開關器件的控制信號,實現了可逆的無刷直流電動機速度控制。為轉子的位置解碼器,ASR和PWM波形發生器,管理水平的轉換器最關鍵的部分之一,下面的說明將集中在這些設計的一些原則。圖5.1無刷直流電機仿真電源、逆變橋和無刷直流電機模型功率從在Simulink\SimPower系統的直流電源模塊直接,電壓為450V。逆變器采用UinversalBridage(通用逆變橋),這可用于整改模塊也可用于變頻器,特別是與電流方向有關。顯然,設計為逆變器,具體設置為橋臂,采用功率MOSFET電力電子設備使用。G端子功能模塊6電源設備接收數字通信指導。內部結構如下圖所示。圖5.2UniversalBridge模塊結構無刷直流電動機模型:在MATLAB中,無刷直流電機模型,可與Simulink電感,電容及數學模型的仿真模型提供的其它電路元件也可用于模擬S-函數編程。本設計采用直接Simulink的\SimPowerSystems的\機在永磁同步電機(永磁同步電動機)模塊,提供給設置反電動勢波形為梯形波無刷直流電動機模型。電機參數設置如圖5.3。其具體含義為:StatorphaseresistanceRs:定子相電阻2.8750StatorphaseinductanceLs:定子相電感0.0085HFluxlinkageestablishedbymagnets:磁鏈常數Voltageconstant:電壓常數TorqueConstant:轉矩常數BackEMFflatarea:反電動勢平頂寬度120度電角度Inertia,fictionfactorandpolepairs:轉動慣量0.8e-3kg.m^2,摩擦系數1.98e-3N.m.s,極對數4在此參數條件下,可知當直流電壓為450V,電機采用三相兩兩通電驅動方式,空載轉速為3000rpm左右。圖5.3電機參數設置換相邏輯控制模塊這個模塊是三個霍爾傳感器信號和PWM信號和組合解碼錯誤信號生成速度逆變橋開關器件的控制信號,從而實現對逆變橋控制和無刷直流電機單極的SR限制型。此模塊結構如下圖:圖5.4系統Decoder模塊此模塊有3個輸入端一個輸出端,它們分別為:Input1:三個霍爾信號Input2:PWM信號Input3:轉速偏差信號Output1:逆變橋開關器件控制信號該模塊側重于Hall2EMF解碼器,EMF2ControlSingal向前,向后EMF2ControlSingal三個子系統,結合在一起,實現了無刷直流電機換相控制邏輯,其主要設計原則如下描述。與傳統的直流無刷直流電機馬達驅動是根本不同的。與傳統的直流電動機,無刷直流電動機驅動器更為復雜。無刷直流電動機驅動的多核心的三相定子繞組,轉子具有一定的權力,是減刑磁極位置,從而使定子與轉子之間的磁場相互作用產生最大扭矩。下面的方法將被任何兩相雙極無刷直流電動機控制系統供電,例如,系統分析駕駛過程。圖5.5無刷直流電機傳感器位置示意圖中的H1,H2,H3的5.5是三個霍爾傳感器的空間位置。在霍爾元件的位置,有60度,120度,240度,300度幾種。汽車制造商為了改變當前的發展放在這兩種形式,在電機控制,當我們需要用這個命令更改。這是120度,除了安排。減刑的原則:任何兩個功率模式下使用,每次更改將有一個繞組設置為積極的權力,二逆功率,第三組不通電。永磁轉子和定子磁場之間的磁場相互作用產生的鋼鐵生產在理論上,扭矩,當兩個磁場的夾角為90度,會產生最大扭矩,當兩相吻合,當磁場力矩為0,為了阻止轉子旋轉,那么我們需要以改變定子磁場,轉子定子磁場的磁場在追逐相同。換向序列:圖5.6顯示了霍爾元件的輸出和繞組反電動勢的關系。由于轉子磁極永磁磁極(磁極對數1),每個霍爾元件0和1的狀態將保持180度電角度將切換。每一個60度的第一個霍爾元件將改變其輸出特性,那么轉子環下來的霍爾元件三狀態(一個電源周期)將有六個不同的組合,這是三相繞組電源信號。如果轉子磁極的極數不為1,每個周期不完整的電源使轉子旋轉一周,轉子旋轉一個周期所需的電線桿和對一些相關的轉子數目與轉子極數需要多少個電源周期。圖5.6霍爾元件的輸出與反電動勢表5-1和表5-2,電機上的輸入在A,乙,丙繞組館的基礎上電順序。表5-1是轉子順時針時機,轉子逆時針旋轉表5-2是時機。上面的兩個表表明,當霍爾元件的安排是120°時,驅動波形,霍爾元件也是前面提到的60°和其它安排的角度,那么當你需要一個相應的驅動波形,波形在電機在制造商的數據發現,應用程序需要的時間嚴格遵守權力。表5-1正轉邏輯控制表H1H2H3PhaseAPhaseBPhaseC101+V-VNC100+VNC-V110NC+V-V010-V+VNC011-VNC+V001NC-V+V表5-2反轉邏輯控制表H1H2H3PhaseAPhaseBPhaseC101-V+VNC100-VNC+V110NC-V+V010+V-VNC011+VNC-V001NC+V-V根據上面的換相表用Matlab能夠設計譯碼器如下圖5.7霍爾傳感器信號譯碼邏輯此圖為Hall2EMFDecoder子系統內部結構,實現了將3個霍爾傳感器信號轉化為反電動勢(EMF)正負信號。圖5.8正轉譯碼邏輯圖5.9反轉譯碼邏輯上面兩圖分別為EMF2ControlSingalForward、EMF2ControlSingalBackward子系統的內部結構,它們實現了將反電動勢正負信號譯碼為逆變橋開關器件控制信號。下面的表5-3到表5-5是這三個邏輯電路的真值表:表5-3圖5.7電路真值表HaHbHcEMFAEMFBEMFC0010-1+1010-1+10011-10+1100+10-1101+1-101100+1-1表5-4圖5.8電路真值表EMFAEMFBEMFCQ1Q2Q3Q4Q5Q60-1+1000110-1+10011000-10+1010010+10-110001+1+101001000+1-1001001表5-5圖5.9電路真值表EMFAEMFBEMFCQ1Q2Q3Q4Q5Q60-1+1001001-1+10100100-10+1100001+10-1010010+1+100110000+1-1000110解碼后,從頂部向底部的輸出信號功率MOSFETQ1的六橋,六題的控制信號,復用與集成交換機模塊回到這樣的信號模塊。注意到EMF2ControlSingal向前,向后兩個子系統EMF2ControlSingal第二季度,第四季度,六題三路信號輸入2與此模塊是與邏輯。input2為PWM信號,Q2、Q4、Q6為逆變橋三個橋臂的下邊器件,二者相與就實現了對逆變橋的受限式單極性PWM控制。輸入3可逆一個開關模塊直流無刷電機的速度控制。開關模塊,如下圖所示設置:圖5.10Switch模塊的設置自上而下,我們能夠定義開關模塊稱為三個輸入U1的,U2樂隊,U3的,功能的實施是為滿足給定條件下,如果U2是U1的輸出或輸出的選項選擇U3的輸出。能夠從上面給定的條件(閾值)看到的是U2樂隊>=0。U2樂隊的方式,因為這是連接到輸入3速度誤差信號,當U2是大于0,我們知道一個給定的速度比電機轉速少,因此電機加速,因此U1的路開關信號輸出模塊選擇,和U1信號連接到EMF2ControlSingal轉發子系統,它是正向解碼子系統,這是為了滿足未來的電機運行速度的要求的需要輸出。否則,當U2樂隊小于0,同樣的結論能夠同時推出。可逆直流無刷電機的轉速控制將因此得以實現。PWM調制技術如前所述,無刷直流電動機是電動機本體,轉子位置檢測系統和電子開關電路三部分組成。這在定子開關電路部分,可分為邏輯信號處理電子設備和電源逆變器的一部分,對主電路的一部分。主電路是由電力電子器件,進行電能的轉換和控制任務。主回路直流無刷電機,電力電子器件的工作方式,以減少開關損耗,從而提高能源轉化效率。開關式電源電子設備的工作,經過控制電壓脈沖寬度和脈沖序列來實現的PSA周期頻率,因此將交流電壓直流電壓無刷直流電動機運行時,對所謂的PWM控制實現。經過這樣一個開關放大器的開關電源(逆變器)和國家規定的線性放大器組成的裝置,它有一個延遲,諧波和死區,飽和度等非線性特性,從而使諧波功率電路,該模型放大器的系統復雜性。隨著電力電子技術的發展,一直是電力電子器件的關斷控制,從關斷,所有控制型器件。高功率晶體管(GTR)的,功率場效應晶體管(功率MOSFET),關斷晶閘管(GTO)的,如馬鞍山控制晶閘管(MCT)的,絕緣柵電壓控制晶體管(IGBT)和其它設備從投票過,全程控交換設備的使用很容易實現脈寬調制和半控晶閘管型轉換器的開關設備相比,體積可減少百分之三十以上,設備,高效率,高功率因數。同時隨著開關頻率的增加,同時,直流脈沖寬度調制(PWM-M)的速度控制系統和虛擬機速度控制系統,電流容易連續,低諧波,電機損耗和發熱小,低速性能,穩定精度高,系統通帶帶寬,快速響應性能,動態的抗干擾能力。直流無刷電機電子換轉子位置檢測電路和直流電動機代替傳統的機械式換向裝置的一臺新電機組成。下面簡要介紹的PWM控制原理。脈沖寬度調制(脈寬調制)簡稱為PWM,它經過電源開關的作用將成為一個具有一定寬度可調方波脈沖電壓,脈沖電壓頻率恒定的直流電壓經過調整內輸出電壓的平均寬度功率轉換技術。PWM的很少能激發有效抑制諧波的行為,頻率,效率有明顯的優勢,逆變電路性能和可靠性得到了明顯改進。由逆變器PWM,輸入法是固定的直流電壓,方式形成可在同一PWM逆變器很少,實現服務調頻調壓和實施。正因為如此逆變器,只有一個控制功率水平,簡化了主電路和控制回路的結構,它體積小,重量輕,可靠性高。而且因為設定的電壓,頻率于一體,因此調整速度,系統的動態反應良好。另外,PWM逆變技術還提高了交流電源的功率因數。采樣控制理論是一個重要的結論:窄脈沖的脈搏,平等和不同形狀添加到鏈接的慣性,效果基本上是相同的,如下所示。PWM技術是所有最根本的理論基礎。圖5.11沖量等效原理把每半個周期內,輸出電壓的波形分割成若干個脈沖,每個脈沖的寬度為t1,每兩個脈沖間的間隔寬度為t2,則脈沖的占空比γ為(5-1)在這一點上,平均電壓和占空比成正比調整頻率,使直流電壓的大小不會改變,而且改變了輸出電壓脈沖的占空比,也能實現變頻變壓器效應,因此,經過調整占空比可達到調節輸出電壓和輸出電壓的目的可連續無級調整。圖5.12PWM調制原理等脈寬PWM法VVVF(VariableVoltageVariableFrequency)設備是用在早期的PAM(PulseAmplitudeModulation)控制技術,實現了對逆變器只能輸出方波頻率可調穩壓器能不能一部分。和其它脈沖PWM方法是PAM方法解決了這個從發展的弊端,是PWM方法是最簡單的。這是對每個脈沖的寬度等于一個波PWM脈沖串出經過改變脈沖頻率可改變脈沖寬度或占空比的電壓周期,適當的控制方法的使用能夠改變電壓和頻率協調。相對于PAM的方法,該方法具有簡化電路結構優勢,提高輸入功率因數,但也有基本的輸出電壓,另外,它還含有大量的諧波成分。SPWM(SinusoidalPWM)法這是一個比較成熟的,是更廣泛地使用PWM方法。如果一個正弦波為N等份,正弦波形下的面積每半個周期能夠是一個面積約等于矩形相反,因此圍繞的面積正弦波能夠與N-幅度寬的矩形脈沖面積的變化以及等效的。在工程應用感興趣的是一個基本組成部分,假定矩形脈沖的幅值Vd恒定,半周期內的脈沖數N也不變,經過理論分析可知,其基波的幅值V1m與脈寬δi有線性關系,如下式:(5-2)上面的公式表明,逆變器輸出脈沖寬度根本改變,只要用來調節控制信號的脈沖寬度調幅電壓的措施,能夠調整的基本幅度。半周期脈沖數N越多,諧波抑制效果越明顯。在脈寬調制,脈沖序列占空比安排按正弦波規律。當正弦值最大,最大脈沖寬度,而較小的脈沖之間的時間間隔。反之,當正弦值小,脈沖寬度和脈沖間隔最小之間的更大。這是SPWM控制方法。控制器和控制電平轉換及PWM發生環節設計對無刷直流電動機控制系統的控制速度的方法可分為開環和閉環控制兩大類。控制方法一般采用雙回路速度控制的電流(轉矩環),內環,外環的速度(電壓環)。和基地運行的電機轉速以下運行時,一般是經過改變輸入電壓來實現速度控制PWM調制電樞結束,而電機是高于基本利率一般見于早期相電流,輔助激勵實現由弱磁控制技術,手段齊全。本設計采用了閉環速度單速控制器與PI控制器的控制方法,PI控制器的傳遞函數能夠調用在Simulink傳遞函數或零極點模塊直接,這些模塊是線性的,以充分反映在飽和并限制非線形下的工作的影響力控制系統,需要建立和輸出限制飽和的PI調節器,線性PI控制器的傳遞函數是:(5-3)式中:為比例系數,為積分系數,限制飽和,在兩個通道輸出的PI調節器的比例和積分控制,整合積分調節器,說,監管機構限制了振幅飽和極限,并調整飽和度設置塊的飽和輸出限制幅度。當此一速度調節器ASR的調節器在起動轉速偏差到期,開始大,迅速調整輸出限制后的第一個集成了在德飽和輸出速度超調幅度,然后只能從調速器輸出限值開始下降。圖5.13PI調節器結構由于速度是直接給選定的速度實際值和模擬時間和相對較短,因此積分系數過小,則不會顯示的積分效果。出于這個原因,該圖標被選中PI調節系數。計算了PI調節器來控制進入的電平轉換和PWM地方的聯系和轉子位置回解碼子系統的速度信號。進入轉子位置解碼子系統的目的是實現一個可逆電機的轉速,具體原則已經在上一節所述。電平轉換和結構的PWM控制部分出現如下圖所示。圖5.14PWM發生環節MATLAB函數正在對Matlab的,那里的角色是將控制信號的勻速絕對值函數是積極的,背后的占空比的PWM發生器的思想,以方便計算,這里的速度控制信號丟失的積極收到的信息和負面解碼子系統的轉子位置。user1的是S-功能,系統功能,是由M語言編寫的將速度信號轉換為PWM占空比的函數的周期信號。這里使用的PWM發生器在Simulink的分立PWM發生器模塊,它能夠產生占空比的方波,頻率設置為20K的。Uref結束的信號輸入-1到1,輸入方波從0到100％的均勻變化的占空比。100％工作周期,在這個系統中的電機轉速的條件是3000轉,然后Uref=1,當Uref=-1,電機的轉速約為0(開關器件的漏電流,模擬結果還略有速度)。因為與占空比基本是電機轉速成正比,我們能夠得到速度信號輸入相應的Uref關系如下:(5-4)系統的仿真、仿真結果的輸出及結果分析當建模和參數設置完成后,即可開始進行仿真。起動,階躍負載仿真仿真算法采用ode45,仿真參數系統默認,仿真時間0.1秒,給定轉速,在0.03秒處加載一個大小為4的階躍負載。仿真波形如圖5.15至圖5.17。仿真結果分析:由波形能夠計算得到最大超調量;上升時間;調整時間;圖5.15轉速響應圖5.16定子相電流及反電動勢圖5.17轉矩波形能夠看出集成電機起動電流和扭矩大,因此在很短的時間內達到最高速度。由于速度高,這與兩相電機繞組合成時間已比更大的反電動勢電壓線,總線電源電流從電機,電磁制動轉矩成為從負面影響,電機運行制動,轉子的功率為電能儲存機械能,速度開始下降。當電磁場與合成的下降速度比線電壓低了,當前開始流線圈斷電時,電磁轉矩變為正,使電機運行在電動狀態。當載荷步加載后,相對于當前的波動,扭矩值的平均增長速度保持不變。線路電壓尖波這是由于換向造成的二極管導通時間由線電壓波形,能夠看出對PWM調制的結果。該系統已基本達到穩態誤差的速度。該系統已基本達到總督速度靜態錯誤,缺點是只有一個閉環速度控制,不能抑制電源電壓波動。因此,在一個固定的直流電源仿真使用的電壓,無電源電壓波動,進行仿真。可逆調速仿真仿真算法采用ode45,仿真參數系統默認,仿真時間0.1秒,給定轉速初始值為,在0.03秒處變為-,空載運行。仿真波形如圖5.18和圖5.19。能夠看出系統較好的實現了可逆調速。注意到當反轉時,定子電流的峰值明顯大于正轉時的峰值,這是因為電機正向制動采用的是電樞反接制動的緣故。圖5.18轉速圖5.19定子電流、線電壓總結和體會在本文中,使用單閉環無刷直流可逆PWM速度控制系統的設計仿真和調試MATLAB的。本文研究了無刷直流電動機的基本方法速度控制系統,無刷直流電動機,脈沖寬度速度控制系統,控制理論對這一階段的無刷直流電動機控制研究的重點為基礎,基本原則,主要內容,和無刷直流電機調速控制系統的設計。在這個設計中,速度是該系統的主要功能經過研究無刷直流電動機的工作原理,設計了基于霍爾傳感器換相邏輯電路設計使用MC33035和MC33039無刷電機驅動器,一個程序。為了保證系統的穩定性,實現速度無靜電錯誤,并迅速從剎車,用一個閉環速度控制設計。收到的反饋速度負反饋電壓,給定值比較,結果在一定的頻率,脈沖寬度可調占空比序列,并經過功率放大器,電源轉換器的主電路導通和關斷驅動器控制電子元件,從而改變電機的轉速。最后,經過計算機仿真軟件MATLAB的系統仿真,驗證了的設計和無刷直流電動機的特點,分析可行性波形分析。該系統的不足之處是只使用一個單一的速度閉環控制,因此沒有對電網電壓波動的抑制作用。仿真結果能夠從無刷直流電動機轉矩脈動看到的是很明顯,這不但會產生噪音和振動問題,而且還影響系統的性能,從而減少電機和驅動系統的可靠性,在生活中約束精度高,那里的高穩定性的應用。無刷直流電動機轉矩脈動抑制是研究的重點和難點地區。致父母!出門在外,最牽掛最擔心我們的人是父母。不論飛到哪里,父母的愛就如手中的線始終牽著我們。父