基于霍爾傳感器的無刷直流電機矢量控制系統(tǒng)設(shè)計與研究.pdf

1、無刷直流電機(Brushless DC Motor，BLDCM)是一種隨著新型永磁材料、電力電子技術(shù)等技術(shù)的廣泛應(yīng)用而迅速發(fā)展的新型永磁電機。BLDCM結(jié)合了直流與交流電機的優(yōu)點，結(jié)構(gòu)簡單、效率高且具有良好的調(diào)速性能，因而在家電、汽車和航空航天等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。
　　由于成本要求，傳統(tǒng)的無刷直流電機控制系統(tǒng)多以三相霍爾元件作為位置傳感器，并采用與離散位置信號對應(yīng)的六狀態(tài)方波控制方法。這種控制方法雖簡單易行，但要求電機的反電動勢

2、為標準梯形波。而實際上，由于制造上的原因，電機反電動勢平頂部分往往很難達到120°電角度，同時，為減小電機齒槽轉(zhuǎn)矩，電機本體設(shè)計中經(jīng)常采用斜極、斜槽等方法。這些都使得無刷直流電機的反電動勢波形更接近正弦。對于這種準正弦波無刷直流電機，采用方波控制方法會引起較大的電流和轉(zhuǎn)矩脈動。針對這種問題，本文提出了基于霍爾傳感器的正弦波無刷直流電機的矢量控制方法以改善電機的控制性能。
　　論文首先推導(dǎo)正弦波無刷直流電機的數(shù)學模型，一次為基礎(chǔ)建立

3、其矢量控制系統(tǒng)，并詳細闡述該系統(tǒng)中基于霍爾位置傳感器的轉(zhuǎn)子位置估測方法，具體分析霍爾安裝偏差與霍爾元件輸出特性等對估測精度的影響，提出提高估測精度的改進方法。
　　其次，針對該電機控制系統(tǒng)，構(gòu)建基于dsPIC30F4011的無刷直流電機控制系統(tǒng)實驗平臺，完成相應(yīng)的軟硬件設(shè)計。實驗平臺的軟件系統(tǒng)包括單片機矢量控制程序設(shè)計和上位機程序的編寫。硬件系統(tǒng)包括電機驅(qū)動功率電路、單片機外圍電路、信號采集與調(diào)理電路和串口通信電路等。為了給控制系

4、統(tǒng)的弱電電路供電，本文將設(shè)計基于TOP222Y的兩路輸出開關(guān)電源，并完成高頻變壓器的設(shè)計和制作。同時，為提高系統(tǒng)的輸入功率因數(shù)，本文將設(shè)計基于IR1155的Boost型PFC作為控制系統(tǒng)的前級電路。
　　最后，基于設(shè)計的實驗平臺對無刷直流電機矢量控制系統(tǒng)進行實驗研究。實驗包括電機的靜態(tài)和動態(tài)性能測試以及PFC性能測試。實驗結(jié)果表明，采用矢量控制方法的無刷直流電機控制系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)態(tài)與動態(tài)性能，從而證明本文所設(shè)計系統(tǒng)的正確性和有效