無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的仿真研究

1.44萬字
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摘要 無刷直流電動(dòng)機(jī)是由現(xiàn)代控制理論、電子技術(shù)以及電機(jī)技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的,它是跟著半導(dǎo)體電子技術(shù)發(fā)展而產(chǎn)生的一種新式一體化電機(jī)。隨著以后它在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛使用，可以推斷出，無刷直流電機(jī)的控制技術(shù)會(huì)不斷更新進(jìn)步。本論文首先詳細(xì)描述了何為無刷直流電動(dòng)機(jī)，有何用途，以及它的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀和趨勢(shì)。第二章著重在無刷直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造、原理、動(dòng)靜態(tài)工作特性以及傳遞函數(shù)方面介紹。而后分析無刷直流電動(dòng)機(jī)如何構(gòu)造數(shù)學(xué)模型，重點(diǎn)分析了一種基于反電勢(shì)的新式轉(zhuǎn)子位置檢驗(yàn)方法。無刷直流電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)重點(diǎn)在于它的雙閉環(huán)串級(jí)控制系統(tǒng)調(diào)速設(shè)計(jì)，其中包括內(nèi)環(huán)電流環(huán)，外環(huán)速度環(huán)以及PID參數(shù)的設(shè)定。在了解無刷直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型的條件下,在Matlab/Simulink平臺(tái)下，對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)及其調(diào)速控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真建模,重點(diǎn)介紹了BLDC模塊的建模方法。根據(jù)分段線性化的思想,利用SimulinK中的Lookup Table仿真模塊，對(duì)梯形波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行建模,得到實(shí)用化的仿真模塊。仿真結(jié)果研究表明:該方法容易實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單方便, 仿真速度很快，構(gòu)造的BLDCM仿真模塊具有通用性,為設(shè)計(jì)實(shí)際系統(tǒng)提供了理論指導(dǎo)和現(xiàn)實(shí)意義,它將在工程領(lǐng)域得到廣泛使用。
關(guān)鍵詞 無刷直流電機(jī) 反電勢(shì) 雙閉環(huán) Matlab/Simulink建模仿真



Simulation Research on brushless DC motor control system
Abstract Brushless DC motor is composed of modern control theory, electronic technology and motor technology which combines, it is a kind of new integrated motor along with the development of semiconductor electronic technology and produce. As it is widely used in various fields, can be inferred, brushless DC motor's control technology will continue to update the progress. This paper firstly describes what the brushless DC motor, for what purposes, and its development process, status and trend. The second chapter in the structure, brushless DC motor, the principle of dynamic and static characteristics, transfer function is introduced. Then how to construct the mathematical model analysis of non brush DC motor, focuses on the analysis of a novel rotor position testing method based on back emf. Key control system of Brushless DC motor speed control system is the design of double loop it on stage, including inner current loop, speed loop and outer ring set PID parameters. Mathematical model of the brushless DC motor in the understanding of the conditions, under the Matlab/Simulink platform, simulation modeling of Brushless DC motor and its control system, mainly introduces the modeling method of BLDC module. According to the piecewise linear thinking, using the Lookup Table simulation module in SimulinK, modeling of the trapezoidal EMF, the practicality of the simulation module. Simulation results show that: the method is easy to implement, simple and convenient, fast simulation, BLDCM simulation module structure is universal, provides a theoretical guidance and practical significance for the design of the system, it will be widely used in the engineering field.
Key words Brushless DC Motor (BLDC) Back Electromotive Force Double Closed Loop Matlab/Simulink modeling and Simulation


目錄
摘要 ...I
Abstract II
第一章 緒論 ..1
1.1 課題背景和意義 1
1.2 無刷直流電機(jī)研究的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀 2
1.2.1 無刷直流電機(jī)技術(shù)的發(fā)展 2
1.2.2 無刷直流電機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì) 3
1.2.3 無刷直流電機(jī)的具體應(yīng)用 4
1.3 本文研究的主要內(nèi)容 5
第二章 無刷直流電機(jī)工作原理 ...6
2.1 無刷直流電機(jī)的組成結(jié)構(gòu)及控制原理 6
2.1.1 無刷直流電機(jī)的組成結(jié)構(gòu) 6
2.1.2 無刷直流電機(jī)的控制原理 7
2.2 無刷直流電機(jī)特性分析 10
2.2.1 無刷直流電機(jī)等效電路 10
2.2.2 無刷直流電機(jī)基本方程 10
2.3 無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 14
2.3.1 端電壓方程 14
2.3.2 轉(zhuǎn)矩及動(dòng)力學(xué)方程 15
2.4 無刷直流電機(jī)的調(diào)速模型 16
第三章 無刷直流電機(jī)建模仿真 .17
3.1 無刷直流電機(jī)雙閉環(huán)串級(jí)控制系統(tǒng)調(diào)速設(shè)計(jì) 17
3.1.1 電流環(huán)的設(shè)計(jì) 17
3.1.2 速度環(huán)的設(shè)計(jì) 18
3.1.3 采樣頻率的選取 19
3.2系統(tǒng)仿真模型的建立 20
3.2.1 BLDCM本體模塊 20
3.2.2 電流換向邏輯模塊 22
3.2.3 電流滯環(huán)控制模塊 24
3.2.4 速度PID控制模塊 25
3.2.5 轉(zhuǎn)矩計(jì)算模塊 25
3.2.6 三相電壓逆變器模塊 26
第四章 仿真結(jié)果及仿真結(jié)果分析 .27
第五章 結(jié)論與工作展望 .28
5.1 結(jié)論 28
5.2 工作展望 28
致謝 .29
參考文獻(xiàn) .30