无刷直流电机控制系统的研究与设计

【摘要】无刷直流电动机采用电子换向器替代了传统直流电动机的机械换向器,消除了机械换向器引起的电刷磨损、电磁干扰和需要频繁维修的一系列问题。同时,无刷直流电动机具备直流电动机调速范围宽、扭矩大、运转平稳、噪声低的优点,所以研究无刷直流电动机的控制系统具有非常重要的意义。本论文首先是在国内外相关研究文献的基础上,介绍了无刷直流电动机的发展历程和相关特点；分析了无刷直流电动机的本体设计和工作运行原理；详细分析了准正弦波反电动势无刷直流电动机以及任意波形反电动势无刷直流电动机的电磁转矩脉冲,并提出了基于离散位置信号的自同步SVPWM的控制方法。然后,根据无刷直流电动机的速度控制原理和速度控制要求,给出了硬件系统模块化的设计方案。该控制系统的硬件分为两大模块：控制电路和电机驱动电路。核心控制器选用东芝TOSHIBA公司的TB6556FG专用无刷直流电机控制芯片；电机驱动模块引进了TOSHIBA的IPM模块TPD4135AK。本文的研究重点集中在正弦波SPWM控制电路设计,MCU控制器保护电路的设计、开关电源供电系统的设计、基于智能功率模块IPM的电机驱动电路和保护电路的研究和设计。最后,软件系统根据霍尔感应器的反馈信号,采用PI算法实现无刷直流电动机速度的闭环控制。根据用户的需求,设计了基于LabVIEW的电机监控界面,实时监测电机的电流、转速等状态量,并作为系统调试的辅助工具,提高了控制系统调试效率和优化了电机的控制算法。最后,通过对该系统的反复测试,实验结果表明：该设计方案科学合理,电机工作稳定,系统自我保护功能良好,达到预期的设计要求。
【作者】陈风凯；
【导师】黄开胜；
【作者基本信息】广东工业大学，电气工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】正弦波驱动；无刷直流电机；SPWM；IPM；LabVIEW；

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