无刷直流电机控制系统的设计及仿真毕业设计(编辑修改稿)

无刷直流电机控制系统的设计及仿真毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

控制用变压器，它可以输出多个位置信号，以满足多相位电机控制的要求，但安装是不容易的，价格比较昂贵，平均三相无刷直流电机解析很少。 霍尔传感器是基于霍尔效应原理制成。 霍尔效应是指当在一个磁场电源导体，磁场力使导体的电荷会引导身体方共同努力，当通电时，薄板在磁场中的这种作用更加明显导体，从而使的聚集一侧的导线将抵消收费，磁场效应，由于在指挥方收取的聚集，使得对导体两端电压，这种现象称 为霍尔效应，霍尔在 1879 年发现的高血压这一现象，它被命名为。 可根据对四端霍尔效应的半导体元件的原则。 2 组输出霍尔电压输出，两个控制端的输入控制电流。 霍尔的实际厚度很薄，无论是在它几微米。 从大厅的结构，它几乎是生产和半导体元件。 目前，由霍尔元件的硅制造技术成熟，生产大批量，低价格，性能合适，但不那么广泛的应用。 砷化镓霍尔元件制成的最佳性能，但是高昂的价格限制了应用。 当在磁场的变化，大小和霍尔电动势的方向发生相应的变化，使反应发挥作用，霍尔传感器位置的元素的位置。 由霍尔元件产生的力不够大，往往在一个外部放 大器，这是非常方便的应用。 随着半导体集成技术的发展，将霍尔元件和放大器电路往往集成在一个单芯片，形成了霍尔集成电路。 其结构如下所示。 图 霍尔集成电路 这是一个简单的开环放大器驱动输出级。 大厅的功能型，开关型线性集成电路分为二。 一般位置传感器无刷直流电动机应选择开关类型。 霍尔元件在电机的固定位置放置，霍尔元件安装在定子是更为复杂，因为如果不放置位置和转子的磁场时，霍尔元件切线可能导致响应可以精确的测量当前位置不转子在上述原因，为了简化，通常在转子上的磁铁设计，磁感应霍尔元件冗余，安装电机霍尔元件 的安装，这样可以起到和转子磁传感器同样的效果，一般遵循霍尔元件的周长在印刷电路板上放置和覆盖的监管，使用户可以根据磁场的方向是很方便的调整霍尔元件的位置，它在最佳状态。 在霍尔元件的位置，有 60 度， 120度， 240 度等多种形式。 无位置传感器检测法 无位置传感器无刷直流电动机控制技术的热点，许多国内和国外都进行了这项研究的学者之一，并已取得初步成效。 无位置传感器无刷直流可靠性高，抗干扰能力强等，电机控制，同时模式中的地位在一定程度上克服了转矩脉动传感器的安装所造成的误差。 无传感器控制的发展是因为有限额的位置 传感器无刷直流应用程序，这主要体现在某些情况下电机： （ 1）将感应器可能导致马达尺寸增大； （ 2）之间的电机及控制系统线位置传感器的增加，使系统容易受到外界的干扰； （ 3）位置在高温，高压和高湿度等恶劣的工作条件下，变化的灵敏度，降低了系统运行的可靠性传感器； （ 4）精度高，机械安装阶段误差不准确造成了一个关于汽车性能有直接影响手术的安装位置传感器。 因此，传感器控制越来越多的关注，同时具有检测，控制技术和完善的高性能微控制器的手段，无传感器控制技术得到了迅速发展，一些技术已经实用化。 根据不同的原理测试，直流 无刷电机无传感器控制方法包括电磁场，磁法，归纳法，人工智能，头发等。 在无传感器控制方法多样，反电动势的方法是最成熟的技术，有能力的最广泛使用的检测方法。 通过这种方法得到将检测反电动势零六个离散信号的延迟信号，逻辑开关电路提供了正确的信息相 30 度电角度的转子位置，从而实现无位置传感器无刷直流电动机。 无刷直流电动机的反电动势过零点与相应的对易关系点，如图所示。 图 反电动势控制原理 还有一个考虑：当电机转速较低时，反电动势会比较小，过零检测电路不能正常检测，因此很难实现自启动马达造成的。 确定转子无 刷直流电机控制系统的初始位置是稳定的基础，开始对系统的直接影响最大的起动转矩和最小启动时间。 目前，无位置传感器控制算法，转子的估价方法主要电感的初始位置。 归纳法在通过特殊的短脉冲注入电压的定子绕组，然后在一定的时间间隔，以确定各绕组之间的电感电流响应大小，初始位置之间的差异来确定电感电机。 大量的永磁磁阻绕组电感小，电感的计算方法来确定初始转子位置和大电流的精确测量的需要。 另一个转子，由绕组通电法特定项目的位置，电机转子固定在预定位置，这将转换一个未知的转子立场是众所周知的。 转子定位方法使用简单，但在整个启动 过程中，未知前开始的转子初始位置，电机期间可能出现的反向电流高，定位。 防启动本方法电位控制方法有：三步启动法，预位起动法或频率升压同步起动法，电压插 Start 方法。 无传感器控制方法可以简化生产成本的节约。 此外，霍尔元件的移除，如汽车，都可以在比较大的灰尘和油安装更恶劣的工作，而不需要确保大厅条件下正常工作时间来清除在同一时间，这免维护电机也可安装在一个很难到达的地方。 4 系统方案设计 系统设计要求 （ 1）通过可编程控制器，专用芯片和微处理器几种不同的分析和方案的性能比较控制，建立了数字信号处理器 DSP 作为无 刷直流伺服电机控制系统解决方案的核心集。 （ 2）从性能和实用性的角度，为核心的数字信号处理器，具有模块化和数字化设计，一个基于 DSP 的无刷直流电动机控制系统的建立进行。 （ 3）扭矩的无刷直流电动机，位置检测，并开始从硬件和软件的问题，纹波了相应改善。 （ 4）在无刷直流电动机的结构，原理及数学模型分析的基础上，我们使用 Matlab的无刷直流电动机控制系统建模和仿真，仿真结果的分析。 系统总体框架 该设计的目的是无位置传感器无刷直流电动机控制系统，该系统的工作原理如下：有效的反馈对正常的反电动势检测电路的三相逆 变器的转速信号通过 ADC 转换模块，测试信号输入微处理器的速度，计算的结果进行比较，参考速度是速度误差信号，由控制器参考电流的速度获得，而从目前的样本，通过控制电流控制器输出的 PWM 脉冲，相应的三相逆变器控制控制装置关闭桥的时间和顺序，以实现无刷直流电动机速度和转矩控制。 闭环控制系统采用双层结构，其框图如图 所示。 图 无刷直流电机控制系统原理图 主电路供电方案选择 图 是 由二极管整流器和滤波大电容使用，以便获得一个恒定的直流电压，而电感性负载电容的无功功率的能量存储缓冲区。 速度控制器 电流控制器 PWM 发生器 三相逆变器 速度计算 位置控制信 号 ADC 模块 反电动势检测 BLD CM 电流采样 速度反馈 参考电流 参考速度 图 直流电源设计原理图 图 三相桥式不控整流电路原理图 基于 PWM 变换器的滤波电容，其作用除了滤波，也有电机刹车时的运行系统中的作用动能吸收。 由二极管整流直流电源供应不能背面的电源，马达刹车已收取的滤波电容，这将增加电容两端的电压，称为“泵升电压”。 电力电子设备限制了最大泵压电压上升，所以能不能非常小，通常的发电能力为速度控制系统，需要成千上万的微几千瓦。 在大容量或负荷较大的系统 的惯性不能依靠泵电容来限制电压上升，那么，在图。 由电压并联电路开关器件允许在泵的价值时，连接上升。 图 泵升电压限制电路原理图 由于这种设计，电路仿真， Simulink 在电力系统模型库（电气系统模块库）模型库的 MATLAB / Simulink 仿真平台，提供直流，交流电源模块的结果，因此模拟电路设计，直流电源，可直接三个阶段中使用，而不是不可控整流的直流电源。 无刷直流电机电子换相器 一般直流电动机，电枢绕组设备有一个到另一个分支类型，电流和电动势元素分公司 必须改变方向。 绕组分力的方向转变，由蜿蜒的旋转电枢侧的组成要素依次切割定子磁极 N 极和 S直接，蜿蜒曲折，通过改变刷到设备和元件的方向改变当前整流器组成的机械（设备）来完成。 直流电压为的是有一些人存在的一般性缺点消除电机电子开发的，而不是机械的无刷直流电机换相换向，基本上是由电动马达的身体，电源开关的主电路和转子磁极位置传感器由三部分组成的闭环系统。 在这里，被称为无刷直流电动机的基本制度。 该电源开关电路，转子位置传感器及相关电子电路的基本制度结合在一起的电机换向器。 其主要职能是确保在操作过程中的无刷直流，定子 和转子磁场电机基本上正交既提高经营业绩。 位置传感器，电源开关已在上一节所述，所以这里只涉及到无刷直流电动机定子绕组换相之间的方法和特点，作为无刷直流电动机定子绕组最，各种连接定子三相绕组，以突出的三相绕组。 三相半控电路 通用三相半桥式驱动电路如图。 这 La、 Lb、 Lc 分别是 A， B， C三相绕组，为T1， T2，因为这些设备都连接到电机相绕组功率 T3 航站楼。 转子位置由 Ha、 Hb、 Hc 传感器信号，经放大后开始，然后控制电机功率器件换向。 在减刑的过程中，空气中的差距形成的旋转磁场每个阶段的定子绕组是在一个电源 周期，每 120176。 相位角的飞跃。 因此，三相半桥式无刷直流电动机驱动器用于驱动元件少，成本低，简单的控制系统控制，但扭矩的波动，电机绕组的使用率偏低的使用，每个绕组通电的 1 / 3 的周期时间，转矩波动， Tm / 2 作业流程， Tm 和无刷直流电机需要的电源线导致中性线，以及控制反转是比较困难的。 因此，在实际应用中较少使用的驱动程序。 图 三相半桥式驱动电路 三相全控电路 图 全控桥电路 图 是一个完全控制的电桥电路，电机绕组为 Y 连接。 为六管 MOSFET 的功率器件，从绕组切换的目的。 他们的传导 方式可分为两到三三传导传导两种方式。 (1)两电之间的每一刻是另两个功率器件关，每 1/6 的换向周期，一旦一个功率晶体管，每个阶段，每个功率管转 120 度角的功率器件换流的方法。 T1 和 T2 的功率晶体管 T1 的轮流缠绕管道，然后从由 T2 的背面的电源绕组 C相上进行的，从 A 相电流流动。 如果到由绕组电流产生的扭矩设定为正，从绕组的电流产生的负面扭矩，其合成转矩，钽的大小。 当电动机转动 60度角，由在 T1至 T2 的的 T2至 T3 的力量转化为电能，从T3 的绕组 B相绕组从 C时， T2 的重新掌权，然后再相电流流过的力矩合成，对钽的大小 相同，但合成方向待定的扭矩转向 60 度角。 然后，每次改变一个功率管的阶段，合成转矩矢量方向转 60 度的电角度，但电讯局长的大小保持不变。 因此，无刷直流电机，每个绕组的三相半控具有相同的电流，全控型三相星形接线电路的电路相同，两起案件之间的减刑，扭矩增加了大时代的合成。 每 60 度角的第一动力，每个功率管供电 120 度， 240 每个绕组通电时，它是相对功率和 120 度逆功率度。 三相全控的转矩脉动电路相比，小得多的三相半控，只能从 到 TM。 (2)三三的力量，就是每一刻权力有三个在同一时间管首次打开时，每个功率管 供电 180 度每 60度。 令他们上 T1T2T3， T2T3T4， T3T4T5， T4T5T6， T6T1T2， TIT2T3。 当T6T1T2 打开从管 T1 的相绕组，电流流 A 时， B相和 C 相绕组（其中 B和 C两相平行绕组）是从 T6 和 T2的了。 然后流经蜿蜒相绕组 B相和 C 相电流流动的其合成转矩 一半大小。 经过 60度电角度，换到 T1T2T3 权力，即先关闭 T6的 T3 的（请注意，我们必须先关闭，然后通过 T6 的 T3 的，或 T6和 T3的同时将会有力量，电源是 T3 和 T6 的短路，这是绝对不允许的）。 当电流从 T1 和 T3流量， A相和 B相绕组，然 后到 C相（相当于一个阶段，同时乙）绕组， T2 的外流。 其方向和 C语言相同，转向 60 度，规模还是。 经过 60度角，然后，通电后，权力的 T1T2T3，然后等在这种电源模式，每 一个时刻有三种电源管理权。 一次每 60 度的变化，有一个功率管的每个方向，每个功率管的 180 度电。