永磁无刷直流电机控制系统研究

《永磁无刷直流电机控制系统研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、永磁无刷直流电机控制系统研究摘要无刷直流电动机是集材料科学、电力电子技术、微电子技术和电机理论等多学科为一体的机电一体化产品，在诸多领域有着广阔的应用前景。随着大功率开关器件集成电路及高性能的磁性材料的进步，采用电子换向原理工作的无刷直流电机取得了长足的发展。无刷直流电机既有直流电机的结构简单，运行可靠，维护方便的一系列优点。又具备交流电机运行效率高，无励磁损耗及调速性能好等诸多优点，在当今国民经济的各个领域里的应用日益普及。通常我们靠霍尔元件来得到转子的位置，然而传感器有一些缺点，比如增加了成本占空间，附加了传感器电路对温度不稳定，除此

2、之外，它不能用于在一些恶劣的环境中。由于无位置传感器技术能解决上述问题，因此吸引了各国科研工作者研究的兴趣。我们用美国TI公司专门为电机的数字化控制设计的16位定点DSP控制器TMS320X240作为微控制器。它集DSP的信号高速处理能力及适用于电机控制的优化的外围电路于一体，可以为高性能传动控制提供可靠高效的信号处理与控制硬件。关键词：无刷直流电机,控制系统，DSP,TMS320F240目录1　绪论11.1选题的目的和意义11.2永磁无刷直流电机的国内外研究概况21.3直流无刷电机控制方法31.4本课题主要研究内容42无刷直流电机52.

3、1无刷直流电动机的基本组成52.1.1电机本体62.1.2位置传感器62.1.3电子换向线路72.2直流无刷电机的工作原理72.3永磁无刷直流电机特点102.4直流无刷电机与其它电机的比较133基于DSP的控制系统设计原理143.1无刷直流电机的DSP控制系统143.2无刷直流电机调速系统143.2.1普通方式PWM信号的产生143.2.2PWM信号的分配和系统的四象限运行163.3TMS320F240简介183.3.1TMS320F240的体系结构183.3.2中央处理器CPU193.3.3事件管理器（Eventmanager）203.

4、3.4片内外设213.3.5TMS320F240与其他微处理器的性能比较223.3.6事件管理模块的中断系统223.4基于DSP的无刷直流电动机控制解决方案233.4.1有位置传感器的无刷直流电动机控制方案243.4.2无位置传感器的无刷直流电动机控制方案274控制系统的硬件电路设计304.1系统概述304.2以DSP芯片TMS320F240为核心的控制单元314.2.1TMS320F240性能简介314.2.2IGBT模块以及驱动单元314.3主回路散热设计334.4电流检测电路的设计334.5转速给定电路354.6轴角编码检测单元36

5、4.7主电源、驱动及控制电源回路364.7.1主电源设计364.7.2驱动以及控制电源设计374.8故障检测和保护环节384.9电机姿态显示394.9.1232通讯接口394.9.2CAN总线接口405总结41致谢43参考文献441　绪论1.1选题的目的和意义永磁无刷直流电机是一种电子电动机。随着电力电子技术的发展，许多新型的高性能半导体功率器件，如GTR、MOSFET、IGBT等相继出现以及高性能永磁材料，如稀土永磁材料的问世，为无刷直流电动机的广泛应用奠定的基础,它由直流电源经过逆变器、位置检测装置向电动机供电，因而既保持了直流电机的

6、优良特性，又改善了有刷直流电机效率低、耗电多、噪音大、维护困难、使用寿命短等运行状况。电机系统属环保节能型产品，是国家产业政策支持的高新技术项目，正处在产品成长期，具有广阔的市场前景。无刷永磁直流电机正在以其特有的优势不断蓬勃发展。直流无刷电动机有着很多其它电动机无可比拟的优点使得它在很多领域得到了很广泛的应用。1．直流无刷电动机在家用电器中的应用。在空调器行业，永磁直流无刷电动机的应用已成为衡量空调技术水准的重要指标之一。目前，变频空调技术已从异步电机变频控制发展到无刷电动机的变转速控制，即市场上宣传的“直流变频空调”，其压缩机电机和室

7、内、室外风机都采用永磁直流无刷电动机，与采用异步电机的交流变频空调相比，直流变转速空调具有起动功率大、高效节能，抗电压波动能力强等优点。目前直流变转速空调电控系统的技术难点主要包括:压缩机控制系统的换相转矩脉动抑制技术，无位置传感器控制技术，高效率低噪音的室内外风机驱动系统。变频洗衣机是近年来进入居民家庭消费的又一热门产品。目前应用于变频洗衣机的电机类型主要有三相异步电动机，开关磁阻电动机和直流无刷电动机三大类。永磁直流无刷电动机直接驱动洗衣机具有机械传动结构简单、高效节能、洗涤脱水运行噪音低等一系列优点，代表了未来的发展趋势。2．直流无

8、刷电动机在计算机外设和办公自动化设备中的应用。3．直流无刷电动机在工业中的应用。4．直流无刷电动机在汽车、摩托车、自行车等交通工具中的应用。5．直流无刷电动机在其他领域中的应用。综上所述，由于