高速無刷直流電機的無位置傳感器控制系統(tǒng)研究.pdf

1、高速直流無刷電機由于速度高、體積小、功率密度大、轉動慣量小、動態(tài)響應快等優(yōu)點，在渦輪增壓器、航空航天測試平臺及高速加工領域（如高速磨床、高速銑床）、醫(yī)療設備等許多領域得到了廣泛應用。然而國內(nèi)高速直流無刷電機的研究還處于起步階段，高速電機驅(qū)動器的市場一直被國外公司壟斷，本文正是針對高速磨床的主軸電機的驅(qū)動器進行研究。
　　無位置傳感器的高速無刷直流電機省去了位置傳感器的安裝、維護，適合工作在高溫、高濕或?qū)﹄姍C尺寸有嚴格要求的環(huán)境，高

2、速無刷直流電機無位置傳感器控制已經(jīng)成為高速電機控制領域的熱點。在所有無刷直流電機的無位置傳感器控制中，反電動勢法是目前技術最成熟，使用最廣泛的方法，本文在詳細介紹無刷直流電機的運行原理和數(shù)學模型的基礎上，基于端電壓反電動勢法，設計了三相六狀態(tài)120°導通方式的高速無刷直流電機無位置傳感器控制系統(tǒng)。應用“三段式”起動法解決了電機的起動問題，通過轉子預定位，經(jīng)過升頻升壓加速，最后切換到反電動勢法自運行狀態(tài)。本文首先對控制系統(tǒng)的軟硬件進行了總

3、體設計，硬件設計包括STM32控制器外圍電路、功率主回路、功率電路的驅(qū)動電路、電流檢測電路、反電動勢檢測電路的設計。軟件上采用利用STM32豐富的中斷功能，對系統(tǒng)主程序和中斷子程序進行設計。然后針對電機高速轉動下電流保護、實時性、反電動勢檢測的三個關鍵技術，圍繞高速下逆變電路功率器件的保護問題，詳細分析了MOSFET電路等效模型，對振蕩電路的機理進行了深入研究，設計了逆變電路保護電路；針對反電動勢檢測中干擾信號的抑制，提出了一種新的反電

4、動勢檢測算法；在IAR Embedded Workbench軟件平臺下，采用兩級中斷的控制思想，一級中斷用于PWM輸出刷新和反電動勢檢測，二級中斷用于速度調(diào)節(jié)和AD數(shù)據(jù)采集，通過對升頻升壓調(diào)節(jié)器、轉速PI調(diào)節(jié)器和一階數(shù)字濾波器的設計，實現(xiàn)了電機起動時的開環(huán)控制和自運行時的速度閉環(huán)控制。
　　最后，搭建以STM32為核心的系統(tǒng)實驗平臺，在此實驗平臺上進行高速無刷直流電機的空載試驗，試驗結果驗證了本文提出的無位置傳感器控制策略的可行性