【正文】 刷直流電動機正常運行并實現(xiàn)各種調(diào)速伺服功能的指揮中心，它主要完成以下功能 : (l)對反電勢過零信號、 PWM 調(diào)制信號和停車信號進行邏輯綜合，以給驅(qū)動電路提供各開關(guān)管的斬波信號和選通信號，實現(xiàn)電機的啟停和調(diào)速控制。最后用 Pspice 軟件進行建模與仿真，仿真結(jié)果證明這種方法能夠準(zhǔn)確檢測出反電勢的過零點，即能夠使電機進行可靠的電子換相，但在續(xù)流階段存在虛假過零點，在實際設(shè)計中必須重視，通過軟硬件加以妥善解決。 從理論上來說，在 B相下橋臂關(guān)斷時刻，也會產(chǎn)生虛假過零點，放大下橋臂關(guān)斷時刻附近的波形 (即開始出現(xiàn)尖高電平的地方 )，如圖 39（ b)所示。由于加法器出來的電壓偏低，需要經(jīng)過放大器與仿真庫 !.面的虛擬元器件限幅電路把輸出限制在 1V～ 4V 之間，然后輸出到前跳沿跳變的 D 觸發(fā)器的時鐘端。仿真的主電路如圖 34所示，逆變電路采用三相全控橋，功率元件 IGBT 兩端反并聯(lián)二極，在 PWM 關(guān)斷和換相時續(xù)流。代入式 (32)得 ccue? （ 35） 因此，可以在 PWM 的關(guān)斷區(qū)間檢測非導(dǎo)通相的端電壓，繞組端電壓的過零點就是該相繞組反電勢的過零點。 （ 3)需要對端電壓進行濾波調(diào)理，從而在不同轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生不同的信號移相，需要通過查表進行移相角度補償，位置檢測不精確。 + k 600(k = 0,1,2? )電角度的地方。但在常用的 PWM 調(diào)制方式中，即在導(dǎo)通區(qū)間上橋臂開關(guān)管 進行 PWM 斬波，下橋臂開關(guān)管 恒通，在 PWM 關(guān)斷的時刻，中性點電壓不等于 1/2 電源電壓，在下面的“直接反電勢法”中將給出 PWM 關(guān)斷時刻中性點電壓。 傳統(tǒng)“反電勢法”與“直接電勢法”分析與比較 電機運行中，任一時刻只有兩相繞組導(dǎo)通，另外一相繞組懸空，懸空相繞組的電流為零。國內(nèi)外文獻中給出了多種反電勢過零檢測方法。 260 60Dnv n p? ??? （ m/s） （ 27） 式中， n—— 電動機轉(zhuǎn)速 (rpm)； D—— 電樞內(nèi)徑； τ —— 極距； p—— 極對數(shù)。 假設(shè)三相繞組完全對稱，磁路不飽和，不計渦流和磁滯損耗，忽略齒槽效應(yīng)，則三相繞組的電壓平衡方程可以表示為 0 0 0 00 0 0 00 0 0 0a a a a Nb b b b Nc c c c Nu i i e urLu r i L p i e urLu i i e u? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 21） 式中， ua,ub ,uc—— 三相繞組的端電壓 (V) ia,ib,ic—— 三相繞組的相電流 (A )。電角度。在換相過程中，定子繞組電流在空間內(nèi)所形成的合成磁場不是連續(xù)的旋轉(zhuǎn)磁場，而是一種跳躍式的旋轉(zhuǎn)磁場，每個步進角度為 60176。轉(zhuǎn)子繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)過 30176。同時，假設(shè)三相定子繞組電流從 A, B, C流入， x,y,z 流出，符合右手螺旋定則的磁場方向為正。電角度換相一次，每次一個功率管換相，每個功率管通電 180176。下面以它為例，說明江蘇大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 13 無刷直流電動機的工作原理。功率邏輯開關(guān)單元 是控制電路的核心，其功能是將電源的功率以一定邏輯關(guān)系分配給無刷直流電動機定子上各相繞組，從而使電動機輸出持續(xù)不斷的轉(zhuǎn)矩。本章主要介紹無刷直流電動機的工作原理，給出無刷直流電動機的基本方程和數(shù)學(xué)模型。 ，不用對端電壓進行低通濾波，解決一般反電勢法濾波電路引起的移相補償隨轉(zhuǎn)速變化的問題，并用 PSPICE 對直接反電勢過零點檢測電路進行建模與仿真驗證。各國都加快了開發(fā)新產(chǎn)品的速度和占領(lǐng)市場的力度。在很多特殊場合，比如高溫、高壓等環(huán)境下，必須采用無位置傳感器控制方式。然而，隨著微處理器和數(shù)字信號處 理器技術(shù)的發(fā)展和控制理論的不斷成熟，智能控制方法必將會進一步推動無刷直流電動控制技術(shù)的發(fā)展。以及矢量表法等控制方法。 這種方法一般采用數(shù)字信號處理器 (DSP)來承擔(dān)龐大的運算量，因而增加了系統(tǒng)成本，在實際應(yīng)用中并不多見。在凸極電機中，繞組自感可表示成繞組軸線與轉(zhuǎn) 了直軸間夾角的偶次余弦函數(shù)，通過檢測繞組自感的變化，就可判斷出轉(zhuǎn)了軸線的大致位置，再根據(jù)鐵心飽和程度的變化趨勢確定其極性，從而最終得到正確位置信號。該方法可以提高電機的調(diào)速范圍，特別是可以拓寬電機的速度下限。反電動勢 3 次諧波信號的獲取有兩種方式 :一種利用電機中性點來得到反電動勢的 3 次諧波分量 。 (3)數(shù)字計算法 根據(jù)無刷直流電動機的電壓方程，可以通過對三相端電壓的數(shù)學(xué)運算得到懸空相反電勢過零點。在文源低通濾波器對端電壓進行濾波。但電機轉(zhuǎn)子磁鏈不能直接檢測得到。 根據(jù)電動機的旋轉(zhuǎn)情況，得出霍爾位置信號和繞組電流換 向的對應(yīng)表。然而，由于無刷直流電動機是近年來隨著微處理器技術(shù)、新型電力電子器件、新型控制理論的發(fā)展，以及低成本、高磁能積的永磁材料的出現(xiàn)而發(fā)展起來的，相對十其它類 型電動機來說還是一種新型電動機，對其設(shè)計、控制方法等方面的研究仍處十不斷的探索之中。結(jié)果表明，無刷直流電動 機和其它電動機相比具有高可靠性、高效率和優(yōu)良的調(diào)速性能等諸多優(yōu)越性，并目‘隨著新型稀土永磁材料性能的提高和價格的下降，帶來永磁無刷直流電動機成本的降低，這種優(yōu)越性 將更加明顯 【 3】 。 1986 年 對方波無刷直流電動機進行了全面系統(tǒng)的總結(jié)，成為方波無刷直流電動機研究的經(jīng)典文獻，它標(biāo)志著方波無刷直流電動機在理論上達到了成熟 【 2】 。s being one of the most popular trend in BLDC control system. Based on the principle and the mathematical model of the BLDG motor drives, the theory of BackEMF method and the zerocrossing detecting circuit are introduced and analyzed in detail. But when the motor is at standstill or at a low speed, it is impossible or very difficult to get the position information from backEMF. Therefore a particular method to start up the motor from standstill is needed in sensorless control method system based on BackEMF detection. In this paper, the advantage and disadvantage of the mon startup method are analyzed, and a novel startup method is proposed which called position closedloop starting, it consists of threestep 一 initial rotor position estimation, position closedloop starting, turning to backEMF driving. The simulation and experimental results have demonstrated its well starting performance. Rotor position detection error and interruption is also investigated in this paper, then pensation and restraination method are proposed. In the end, with software design acplished in Codewarrior, the hardware system of Brushless DC motors sensorless control based on MC56F805 is built as an experimental platform. Experimental results and practical utilizations substantiate that the hardware platform and the associated software design can supply good sensorless control capability。 目 錄 第一章 緒論 ....................................................... 1 無刷直流電機課題的研究和背景意義 ............................. 1 無刷直流電機的控制方法 ....................................... 2 有位置傳感器控制方式 ................................... 3 無位置傳感器控制方式 ................................... 4 有位置傳感器控制和無位置傳感器控制的對比 ............... 8 課題的研究背景以及內(nèi)容 ....................................... 8 第二章 BLDCM 的基本工作原理和數(shù)學(xué)模型 ....................... 11 引言 ........................................................ 11 的組成 ................................................. 11 本體 ............................................. 11 電子換相電路 .......................................... 12 的工作原理 ............................................. 12 的數(shù)學(xué)模型 ............................................. 15 電壓方程 .............................................. 16 電勢方程 .............................................. 17 轉(zhuǎn)矩方程 .............................................. 18 機械運動方程 .......................................... 19 ................................................ 19 第三章 直接反電勢檢測方法與仿真 ............................. 20 引言 ........................................................ 20 傳統(tǒng)“反電勢法”與“直接電勢法”分析與比較 .................. 20 傳統(tǒng)“反電勢法” ...................................... 21 直接反電勢法 .......................................... 22 直接反電勢過零檢測電路設(shè)計與仿真 ............................ 24 本章小結(jié) .................................................... 27 第四章 無刷直流電機控制硬件電路設(shè)計 ......................... 28 無位置傳感器 BLDCM 控制器的技術(shù)要求 .......................... 28 核心控制器件 MCU的選擇 ...................................... 28 驅(qū)動及逆變電路設(shè)計 .......................................... 30 功率驅(qū)動芯片的選取 .................................... 30 功率管的選擇 .......................................... 31 驅(qū)動逆變電路設(shè)計 ...................................... 32 轉(zhuǎn)子位置檢測電路設(shè)計 ..................