一種無位置傳感器BLDC驅動器的設計與實現(xiàn)

發(fā)布時間：2017-11-03 06:15

本文關鍵詞：一種無位置傳感器BLDC驅動器的設計與實現(xiàn)

【摘要】：無刷直流電機采用電子換相替代有刷直流電機的機械換相裝置,不但保留了有刷直流電機體積小、力矩大的優(yōu)點,而且結構簡單,可靠性更高,更利于維護,因而在工業(yè)驅動、控制領域應用極為廣泛,但無刷直流電機的位置傳感器成本高,加工難度大限制了無刷直流電機的進一步推廣。無位置傳感器無刷直流電機驅動器不需要位置傳感器參與檢測轉子位置,因此成為新型無刷電機驅動器的研究熱點。本論文以實現(xiàn)無位置傳感器無刷直流電機驅動器為目標,闡述了無位置傳感器無刷直流電機驅動器發(fā)展現(xiàn)狀,分析、比較了幾種常用的實現(xiàn)方法,選擇采用反電動勢過零檢測方法作位置檢測,設計出一款基于反感應電動勢檢測的無位置傳感器無刷直流電機驅動器,并通過硬件電路實現(xiàn)。主要內容有:介紹了無位置傳感器無刷直流電機驅動器的發(fā)展現(xiàn)狀,分析了常用的反電動勢檢測法、二極管檢測法、電感檢測法和狀態(tài)觀察法各自實現(xiàn)原理和特點,通過比較說明本課題采用反電動勢過零檢測的優(yōu)點。通過對無刷直流電機結構的理論分析,闡述了反感應電動勢檢測的實現(xiàn)原理,將無刷直流電機的運行分為啟動和平穩(wěn)運行兩個階段,分別分析了各自階段的特點和采取的解決辦法,從而設計出一套具體的實施方案,文章還分析了三相橋逆變器相關的工作原理,包括脈寬調制—PWM原理,整流技術原理等。根據(jù)設計的技術方案,采用常規(guī)的硬件電路,設計了本課題的硬件實現(xiàn)方案,針對硬件具體性能,以功能劃分單元電路,分別設計硬件的外圍電路,并同預期設計指標進行比較,實現(xiàn)硬件電路設計。本文還分析了硬件設計過程中可能遇到的問題,特別指出在地線連接、電源濾波等方面的注意事項。本文重點介紹了單片機軟件程序的設計,設計了主要程序的具體算法和程序流程。通過比較,選擇了C語言作為程序設計語言,基于MICROCHIP公司的集成開發(fā)環(huán)境MPLAB,設計本課題電路的單片機程序。通過硬件電路測試,對硬件電路實際性能進行分析,通過對比預期技術指標,說明了實物電路的技術水平。文章最后還對本課題設計存在的不足進行了說明,并提出了下一步的改進方向。
【關鍵詞】：無刷直流電機 反電動勢 無位置傳感器控制
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM33
【目錄】：

摘要5-6
abstract6-9
第一章緒論9-16
1.1 課題研究背景與意義9-12
1.2 無位置傳感器BLDC驅動器的發(fā)展12-14
1.3 本課題的研究內容14-16
第二章無位置傳感器BLDC驅動器的實現(xiàn)方案16-34
2.1 無刷直流電機結構16-20
2.1.1 電機本體16-17
2.1.2 驅動電路17-20
2.1.2.1 驅動電路主要結構17-19
2.1.2.2 驅動電路發(fā)展趨勢19-20
2.1.3 位置檢測20
2.2 無位置傳感器BLDC驅動器的工作原理20-29
2.3 三相橋驅動工作原理29-30
2.4 脈沖寬度調制原理30
2.5 整流技術30-33
2.6 本章小結33-34
第三章硬件電路設計34-49
3.1 三相橋逆變器設計34-42
3.1.1 三相橋MOS管驅動器選擇34-36
3.1.2 死區(qū)電路設計36-37
3.1.3 自舉電路設計37-41
3.1.4 功率MOS管的選擇41
3.1.5 脈寬調制頻率設計41-42
3.2 限流保護設計42-43
3.3 單片機電路設計43-45
3.4 輔助電源設計45-47
3.5 版圖設計47
3.6 本章小結47-49
第四章單片機軟件設計49-66
4.1 單片機算法設計49-53
4.1.1 無刷直流電機啟動算法49-51
4.1.2 轉子換相算法51-52
4.1.3 過零點采樣算法52-53
4.2 集成開發(fā)環(huán)境MPLAB介紹53-54
4.3 單片機程序程序設計54-64
4.3.1 單片機程序的結構55-58
4.3.1.1 電機啟動階段56-58
4.3.1.2 電機平穩(wěn)運行階段58
4.3.2 主程序流程58-60
4.3.3 采樣中斷流程60-63
4.3.4 電機啟動流程63
4.3.5 脈寬調制程序流程63-64
4.4 本章小結64-66
第五章測試結果分析66-71
5.1 BLDC驅動器和測試系統(tǒng)介紹66-67
5.2 BLDC驅動器的實現(xiàn)67-70
5.3 本章小結70-71
第六章結論與展望71-73
6.1 結論71
6.2 展望71-73
致謝73-74
參考文獻74-77
攻碩期間取得的研究成果77-78

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本文編號：1134986

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