基于STM32的無刷直流電機控制系統(tǒng)設計.pdf

1、無刷直流電機具有體積小，出力大，轉矩性能優(yōu)異，調速范圍廣，過載能力強，運行效率高的優(yōu)點，同時它還保留了直流電機優(yōu)良的調速性能，結構簡單，運行可靠。電機控制是電動汽車研究的重要技術之一，如何研發(fā)設計出動態(tài)性能好，穩(wěn)定性強，可聞噪音低，結構簡易且價格低廉的控制系統(tǒng)成為熱點和難點。
　　本文采用準正弦波無刷直流電機，包括相反電勢平頂寬度小于30°的梯形波無刷直流電機以及正弦波無刷直流電機。首先對無刷直流電機控制系統(tǒng)的基本結構、運行原理進

2、行簡要介紹，然后建立三相靜止坐標系下電機數(shù)學模型，闡述Clark變換、Park變換及其逆變換并給出同步旋轉坐標系下電機數(shù)學模型。
　　因傳統(tǒng)位置傳感器控制方案存在抗干擾能力弱，穩(wěn)定性差、成本高、體積較大的缺陷，本文采用基于新型滑模觀測器的無位置傳感器轉子位置及轉速估計策略，將具有連續(xù)光滑特性的雙曲正切函數(shù)的分段形式替代符號函數(shù)作為切換函數(shù)，對電流滑模觀測器的估計反電勢值進行二次估計，再構造一個反電勢觀測器，進一步濾除高頻抖振信號。

3、最后，根據(jù)計算獲取轉子位置及轉速信息。為驗證該方案的可靠性，對基于新型滑模觀測器的估計反電勢進行仿真分析，并與傳統(tǒng)方案進行比較，結果顯示新方案的估計結果具有明顯優(yōu)勢，其估計反電勢與電機實際反電勢相位基本保持一致且抖動得到有效抑制。
　　在電機實際制造過程中，為抑制齒槽轉矩脈動常使用一些特殊的加工工藝，導致電機反電勢波形菲理想化。對于準正弦波無刷直流電機，本文采用基于空間矢量脈寬調制技術(SVPWM)的矢量控制方案，令直軸電流分量i

4、d=0，設計了無刷直流電機矢量控制系統(tǒng)并搭建MATLAB/SIMULINK仿真模型，仿真結果發(fā)現(xiàn)，基于該控制方案下的無刷直流電機控制系統(tǒng)擁有良好的動、靜態(tài)性能，在不同負載下完成矢量控制時可實現(xiàn)低轉矩脈動，具有響應迅速、運動平滑的特點，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
　　最后，基于STM32完成無刷直流電機控制系統(tǒng)硬軟件設計，搭建實驗平臺并在實驗室完成實驗測試及分析，實驗結果表明所設計的無位置傳感器矢量控制系統(tǒng)控制性能優(yōu)異，具有一定的實際應用價值。