【正文】 acbacbaeeeiiiPMLMLMLiiirrruuu000000000000HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 新能源汽車技術 第 83 頁 4. 無刷直流電動機的數(shù)學模型 3）電磁轉矩方程 ?無刷直流電動機的電磁轉矩方程與普通直流電動機相似，其電磁轉矩大小與磁通和電流幅值成正比，即 ? ?ccbbaae ieieieT ????1HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 新能源汽車技術 第 84 頁 4. 無刷直流電動機的數(shù)學模型 ?為產(chǎn)生恒定的電磁轉矩，要求定子電流為方波，反電動勢為梯形波，任何時刻定子繞組只有兩相導通，且每一相電流和反電動勢數(shù)值完全相等方向完全相反，則電磁功率為 ?式中， 為定子繞組各相電動勢的幅值； 為定子繞組各相電流的幅值。 ? ? ssccbbaae ipeieieiepP 2????se siHARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 新能源汽車技術 第 85 頁 4. 無刷直流電動機的數(shù)學模型 電磁轉矩又可寫成 ?無刷直流電動機通電期間，帶電導體處于相同的磁感應強度下，電樞每相繞組的感應電動勢為 ?式中， 為電樞繞組每相串聯(lián)導體數(shù)； 為電動勢系數(shù)。 ??sseeipePT 2??nKnpNe es ???? 60NeKHARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 新能源汽車技術 第 86 頁 4. 無刷直流電動機的數(shù)學模型 因此 ， 電磁轉矩可表示為 ?式中， 為轉矩系數(shù)。 sTsee iKiKT ???? ?60TKHARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 新能源汽車技術 第 87 頁 4. 無刷直流電動機的數(shù)學模型 4）運動方程 ?在忽略轉動時的粘滯系數(shù)的情況下，無刷直流電動機的運動方程可寫為 ?式中， 為發(fā)動機的額定轉矩 ； 為負載轉矩； 為電動機軸上轉動慣量的總和。 tJTT Le dd ???tJTT Le dd???eT LT JHARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 新能源汽車技術 第 88 頁 4. 無刷直流電動機的數(shù)學模型 5）機械特性 ?無刷直流電動機的機械特性為 ?無刷直流電動機與有刷直流電動機的機械特性類似，通過調節(jié)電樞電流可以達到轉矩控制，同時通過調節(jié)電源電壓可以實現(xiàn)無刷直流電動機的調速控制。 eeTeTKK rKUn 2??HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 新能源汽車技術 第 89 頁 1）．無刷直流電動機的控制方法 （ 1）有位置傳感器控制 有位置傳感器控制方法是指在無刷直流電動機定子上安裝位置傳感器來檢測轉子旋轉過程中的位置，將轉子磁極的位置信號轉換成電信號，為電子換相電路提供正確的換相信息。 HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 新能源汽車技術 第 90 頁 （ 2）無位置傳感器控制 無位置傳感器控制，無需安裝傳感器，使用場合廣，相對于有位置傳感器方法有較大的優(yōu)勢，因此，無刷直流電動機的無位置傳感器控制近年來己成為研究的熱點。 HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 新能源汽車技術 第 91 頁 2） ． 無刷直流電動機的控制技術 ?隨著電動機及驅動系統(tǒng)的發(fā)展，控制系統(tǒng)趨于智能化和數(shù)字化，使得許多較復雜的控制技術得以實現(xiàn)。 ?目前，應用到無刷直流電動機控制系統(tǒng)的控制技術主要有 PID控制、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡控制等。 HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 新能源汽車技術 第 92 頁 （ 1） PID控制技術 ?在古典控制理論中，應用最成功的是 PID控制。它是一種在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應用的常規(guī)控制算法，屬于線性控制。這種控制方式的最大優(yōu)點是結構簡單，使用方便。 ?傳統(tǒng)的無刷直流電動機調速通常采用 PID控制，它算法簡單，參數(shù)調整方便具有較好的控制精度。 HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 新能源汽車技術 第 93 頁 （ 2）模糊控制技術 ?所謂模糊控制，是指在控制方法上應用模糊集理論、模糊語言變量及模糊邏輯推理來模擬人的模糊思維方法，用計算機實現(xiàn)與操作者相同的控制。 ?模糊控制技術應用于無刷直流電動機的調速系統(tǒng)，可以克服 PID控制器在工作環(huán)境不穩(wěn)定，負載或參數(shù)變化時，控制效果不佳的問題。 ?另外，模糊控制與 PID控制結合可以設計出性能更好的控制器。 HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 新能源汽車技術 第 94 頁 （ 3）神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術 ?神經(jīng)網(wǎng)絡是模擬人腦神經(jīng)細胞的神經(jīng)元廣泛互連而成的網(wǎng)絡。由于神經(jīng)網(wǎng)絡辨識電動機參數(shù)不依賴于精確的數(shù)學模型，具有很高的控制精度，因而在模式識別、參數(shù)辨識領域中得到了廣泛的應用。 ?目前已有神經(jīng)網(wǎng)絡模糊 PID控制器應用于無刷直流電動機調速系統(tǒng)的實例。 HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 新能源汽車技術 第 95 頁 3）．無刷直流電動機的控制器 ?主要有專用集成電路 (ASIC)控制器、微處理器 (MCU)和數(shù)字信號處理器 ((DSP)等三種方式。 ?對于專用集成電路，幾乎所有先進工業(yè)國家的半導體商，都能提供自己開發(fā)的電動機控制專用集成電路。但使用時靈活性較差，受到的限制過多。 ?無刷直流電動機控制器大多采用單片機來實現(xiàn)。 HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 新能源汽車技術 第 96 頁 ?數(shù)字信號處理器能夠對輸入輸出數(shù)據(jù)進行高速處理 (其運算速度比單片機快一個數(shù)量級 )，特別是 DSP器件還提供了高度專業(yè)化的指令集，提高了數(shù)字濾波器的運算速度，這樣使得它在控制器的規(guī)則實施、矢量控制和矩陣變換方面具有很大的優(yōu)勢。 HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 新能源汽車技術 第 97 頁 ?4） .基于 DSP的無刷直流電動機無位置傳感器控制 Texas Instrument (TI)公司的 240 x系列 DSP控制器是專為電動機控制設計的，它把高性能的 DSP內核和微控制器的外圍集成在同一塊芯片上，替代了傳統(tǒng)的微控制器單元和多芯片設計，具有傳統(tǒng) 16位微處理器及控制器無法比擬的運算性能。 利用 TMS320I_F2407 DSP控制器構成的無刷直流電動機的無位置傳感器控制系統(tǒng)硬件結構如下圖所示。 基于 DSP的無位置傳感器控制系統(tǒng)硬件 端電壓檢測電路及其與 DSP的接口 基于 DSP的無刷直流電動機無位置傳感器控制系統(tǒng)原理圖 故障處理電路原理圖 HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 新能源汽車技術 第 102 頁 系統(tǒng)軟件主要由以下模塊組成 : ?(1)扮初始化模塊。 ?(2)啟動控制模塊。 ?(3)A/D轉換模塊。 ?(4)轉子位置估算模塊。 ?(5)換相控制模塊。 ?(6)PWM波形發(fā)生模塊。 ?(7)數(shù)字 PID模塊。 ?(8)系統(tǒng)故障保護模塊。 基于 TMS320I_F2407 DSP的無刷直流電動機無位置傳感器控制軟件樞圖