【正文】 直流電機(jī)交流異步電機(jī) 機(jī)械特性 硬 硬 軟 過(guò)載能力 大 大 小 可 控 性 易 易 難 平 穩(wěn) 性 好 較好 較差 維 護(hù) 性 易 難 易 壽 命 長(zhǎng) 短 長(zhǎng) 效 率 高 高 高 噪 音 小 大 較大 體 積 小 較小 大 成 本 較高 較高 低 從表1可以看出直流無(wú)刷電機(jī)主要有以下優(yōu)點(diǎn)。因此以無(wú)刷直流電機(jī)的實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)波形為基礎(chǔ)，以產(chǎn)生恒定電磁轉(zhuǎn)矩為目標(biāo)，通過(guò)恰當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)方式調(diào)制出與之相配的電流波形，是改善永磁無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的一條重要途徑，從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，上述兩類永磁無(wú)刷直流電機(jī)沒(méi)有明確的分類界線，統(tǒng)稱為自控式永磁同步電機(jī)顯得更合適。正弦型永磁無(wú)刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜且成本較高，控制方法靈活，一般轉(zhuǎn)矩波動(dòng)較小，因此常用于對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)要求比較高的驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)中。方波電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便、成本較低，一般用于對(duì)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)要求不太高的調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)中。很多文獻(xiàn)把這兩類電機(jī)統(tǒng)稱為自控式永磁同步電機(jī)。永磁無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)主要由電機(jī)本體、位置傳感器和功率逆變器三部分組成。1970年以來(lái)，許多新型的高性能半導(dǎo)體功率器件(如GTR，MOSFET，IGBT等)相繼出現(xiàn)，以及高性能永磁材料(如釤鈷SmCo、釹鐵硼NdFeB等)的問(wèn)世，為蜜流無(wú)刷電楓的廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，無(wú)瑟l直流電視系統(tǒng)因而繕到了迅速發(fā)展。1955年，美國(guó)的D．Harrison等入首次率請(qǐng)了用晶體管換向線路代替有刷直流電機(jī)機(jī)械換向器的專利，標(biāo)志著現(xiàn)代無(wú)刷直流電機(jī)的誕生。在1917年，Bolgior就提出了用整流管代替有刷直流電機(jī)的機(jī)械電刷，放面誕生了無(wú)刷直流電機(jī)的基本思想。 PID。 torque speed controlling。關(guān)鍵詞： 無(wú)刷直流電機(jī)；轉(zhuǎn)矩調(diào)速；MATLAB；PID；S函數(shù)ABSTRACTBrushless DC motor based on electronic mutation instead of mechanical mutation of DC motor, it maintained the excellent characteristics of DC motor, and has a good performance of starting and rotatespeed adjustment, and it need not mechanical mutation, the structure is simple, can fundamentally overe a brushed DC motor prone to spark the evils, so in space, the robot, NC machine tools, and medical equipment, instruments and meters, household appliances, etc widely used.But, brushless DC motor problems in the operation of the torque ripple of to achieve precise position control and highperformance speed control exist great influence. This paper mainly studies the brushless DC motor(BLDCM) torque speed controlling technology and its MATLAB simulation. This article first of brushless DC motor working principle, conduction mode of mathematical model, and then through the analysis of brushless DC motor established the MATLAB PID speed regulation system model and simulation, which validated the feasibility of the model.Keywords brushless DC motor(BLDCM)。本文重點(diǎn)研究電機(jī)轉(zhuǎn)矩調(diào)速技術(shù)及其MATLAB仿真。，它保持了直流電機(jī)的優(yōu)良特性，具有較好的啟動(dòng)和調(diào)速性能，而且它無(wú)需機(jī)械換向器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以從根本上克服有刷直流電機(jī)易于產(chǎn)生火花的弊病，因此在航天、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、以及醫(yī)療器械、儀器儀表、家用電器等方面得到廣泛應(yīng)用。但是，無(wú)刷直流電機(jī)運(yùn)行中存在的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問(wèn)題對(duì)實(shí)現(xiàn)精確的位置控制和高性能的速度控制存在較大影響。文章首先介紹了無(wú)刷直流電機(jī)的工作原理、導(dǎo)通方式，并通過(guò)對(duì)數(shù)學(xué)模型的分析建立了無(wú)刷直流電機(jī)的MATLAB的PID調(diào)速系統(tǒng)模型并調(diào)用S函數(shù)進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了模型的可行性。rotatespeed。 MATLAB。Sfunction 目 錄1 緒論………………………………………………………………………………1 無(wú)刷直流電機(jī)技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀…………………………………………1 無(wú)刷直流電機(jī)的技術(shù)問(wèn)題及其解決技術(shù)…………………………………3 論文研究的主要問(wèn)題………………………………………………………52 無(wú)刷直流電機(jī)的構(gòu)成及基本工作原理…………………………………………6 無(wú)刷直流電機(jī)電路的基本組成環(huán)節(jié)………………………………………6 無(wú)刷直流電機(jī)的導(dǎo)通方式及基本工作原理………………………………7 本章小結(jié)……………………………………………………………………103 無(wú)刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型………………………………………………………11 無(wú)刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型及其基本關(guān)系式………………………………11 本章小結(jié)……………………………………………………………………144 無(wú)刷直流電機(jī)的仿真模型及其驗(yàn)證……………………………………………15 仿真軟件介紹………………………………………………………………15 S函數(shù)簡(jiǎn)介及使用…………………………………………………………16 仿真建模及實(shí)現(xiàn)……………………………………………………………19 仿真驗(yàn)證及結(jié)果記錄………………………………………………………27 仿真結(jié)果分析………………………………………………………………27 本章小結(jié)……………………………………………………………………28 結(jié)束語(yǔ)………………………………………………………………………………29致謝…………………………………………………………………………………30參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………31附錄…………………………………………………………………………………321 緒 論 無(wú)刷直流電機(jī)技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀 無(wú)刷直流電機(jī)的發(fā)展及分類無(wú)刷直流電機(jī)已有四十余年的發(fā)展歷史，最初是相對(duì)于具有機(jī)械電刷的傳統(tǒng)的直流電機(jī)而言的。1934年E．EW．Alexanderson 和A．H．Mittag首先提出了用晶閘管作開關(guān)元件替代有刷直流電視機(jī)械電剃的構(gòu)想。而后多年，借助于霍爾元件來(lái)實(shí)現(xiàn)換相的直流無(wú)刷電機(jī)終于在1962年問(wèn)世，從而開創(chuàng)了直流無(wú)刷電機(jī)產(chǎn)品化的新紀(jì)元。1978年，原聯(lián)邦德國(guó)MANNESMANN公司的Indramat分部在漢諾威貿(mào)易展覽會(huì)上正式推出MAC永磁無(wú)刷直流電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器，引起了世界各國(guó)的關(guān)注，在國(guó)際上掀起了研制和生產(chǎn)無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)的熱潮，標(biāo)志著永磁無(wú)刷直流電機(jī)真正進(jìn)入實(shí)用階段。按照電機(jī)工作方式的不同，永磁無(wú)刷直流電機(jī)大致可以分為兩類：方波型永磁無(wú)刷直流電機(jī)和正弦波型永磁無(wú)刷直流電機(jī)。方波型永磁無(wú)刷直流電機(jī)，習(xí)慣上稱為Brushless DC Motor(BLDCM，無(wú)刷直流電機(jī))，其電機(jī)的反電勢(shì)(即激磁電勢(shì)或空載電勢(shì))設(shè)計(jì)成梯形波，而逆變器輸出方波電壓或方波電流并且與電機(jī)反電勢(shì)保持適當(dāng)?shù)南辔魂P(guān)系，從而產(chǎn)生有效電磁轉(zhuǎn)矩，在這種情況下，轉(zhuǎn)子位置傳感器只需要提供轉(zhuǎn)子的若干個(gè)關(guān)鍵位瀑信號(hào)就可以了。正弦型永磁無(wú)刷直流電機(jī)，由于源于同步電機(jī)，國(guó)外許多文獻(xiàn)習(xí)慣稱為Permanent Magnet Synchronous Motor(PMSM，永磁同步電機(jī))，其電機(jī)的反電勢(shì)設(shè)計(jì)成正弦波形，而逆變器采用SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation，正弦脈寬調(diào)制）技術(shù)或滯環(huán)控制技術(shù)等調(diào)制出正弦電壓或電流并與電機(jī)反電勢(shì)保持適當(dāng)?shù)南辔魂P(guān)系，從而產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩；在這種情況下，位置傳感器需要提供連續(xù)的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)。事實(shí)上，由于受永磁材料的特性、電機(jī)磁場(chǎng)模型的準(zhǔn)確度及電機(jī)制造工藝成本等因素的制約，電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)綴難設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)的梯形波或正弦波，面繞組電流受逆變器容量和繞組電感的限制，也往往不是標(biāo)準(zhǔn)方波或正弦波，兩者配合，雖然也能產(chǎn)生有效電磁轉(zhuǎn)矩，但電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大。 無(wú)刷直流電機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用無(wú)刷直流電機(jī)和其他電機(jī)比較大致情況如表1所示。(1)噪音小：與傳統(tǒng)的直流電機(jī)相比，由于沒(méi)有電刷，所以不會(huì)產(chǎn)生由于機(jī)械換相引起的噪音；(2)效率高：由于BLDCM的轉(zhuǎn)子是永磁體，它可以提供恒定的磁場(chǎng)而不需要消耗能量，因此有文獻(xiàn)認(rèn)為BLDCM是所有電機(jī)中效率較高的一種；(3)控制簡(jiǎn)單：在一個(gè)電磁周期內(nèi)只需知道轉(zhuǎn)子的六個(gè)關(guān)鍵位置信號(hào)。