單相無刷直流電機控制系統(tǒng)的研究
發(fā)布時間：2020-11-04 02:22
無刷電機具有壽命長,效率高,噪音小等優(yōu)點,被日益廣泛的應用在汽車電子、工業(yè)控制、家用電器等領域。但是,社會上的大多數無刷電機的調速方式是靠控制PWM的占空比實現馬達調速。這樣以來,電機的EMI中的傳導干擾噪聲很大,需要在硬件電路中增加一定的電子元器件來降低傳導噪聲。為此,本論文研究了另一種控制電機轉速的方法,此設計不僅可以實現馬達轉速的調節(jié),而且可以有效地抑制電機的傳導噪聲。這種方法是利用控制電機的導通角度以及關斷角度來實現電機的速度調節(jié)。論文綜述了無刷電機的國內外的研究現狀,討論了無刷電機的控制方式及電機結構;基于STM8S003低功耗微處理器,本論文設計并制作了單相無刷直流電機控制系統(tǒng)的硬件電路,不僅對各個硬件電路模塊做了進一步分析,而且對各個電子元器件進行的參數設定;在此硬件電路的基礎上,本論文完成了控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)與調試,并且對各個控制軟件模塊的控制流程圖進行了詳細的介紹,從理論上證明了此控制算法的可行性。最后,針對于這個控制系統(tǒng)進行了試驗測試,包括通過超級終端更改控制器內部的控制參數,并實現控制參數的保存,EMI傳導噪聲測試等等,最終驗證了所提控制方法的有效性。本論文與傳統(tǒng)的馬達控制方式相比,有以下兩個創(chuàng)新點。在軟件維護方面,本設計利用超級終端可以實現對控制器的二次編程,并且二次編程的控制參數可以保存到控制器內部,在下次啟動控制器時,控制參數會自動下載近來,不需要用戶重復設置控制參數。在電機速度調節(jié)方面,本設計摒棄了傳統(tǒng)的利用調節(jié)PWM占空比的方式,采用控制導通角度來調節(jié)馬達的轉速。傳統(tǒng)方式由于PWM的頻率固定,EMI中的傳導噪聲會在某一頻率點較高。本論文的調速方式控制轉速的頻率由電機轉速決定,所以這一方式相電流波形頻率不固定,時刻在變化,類似于抖頻技術,可以有效的降低EMI中的傳導噪聲。
【學位單位】：深圳大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TM33
【部分圖文】：
按照驅動方式不同又可分為方波驅動和正弦波驅動[12]。有位置傳感傳感器的控制方式就是在電機轉子永磁體附近安裝一個位置傳感器，將轉子的位置機械信號轉換為 MCU 可以識別的電信號。這個傳感器對轉子永磁體的磁場比較敏感，在 N 極和 S 極在其感應區(qū)間內會產生不同的電信號。我們通常用到的位置傳感器是霍爾傳感器。霍爾傳感器的輸出有的是模擬量，有的是數字量。輸出為模擬量的霍爾傳感器叫做線性霍爾傳感器。這種霍爾傳感器的輸出信號為模擬量，模擬信號的大小由其附近磁場強弱決定。磁場越強，輸出的模擬信號的幅值越高，反之越低。輸出信號為高低電平的霍爾傳感器叫做數字霍爾傳感器。數字霍爾傳感器又根據其輸出高電平時附近磁場的性質分為 N 型霍爾傳感器和 S 型霍爾傳感器。在這里我們用到的是 N 型數字霍爾傳感器，這種傳感器會將電機的位置信號轉化為 MCU 可以識別的電信號。MCU通過檢測接受到的電信號電平的高低，判斷轉子的當前位置，改變開關管的導通時序，從而在定子繞組上形成旋轉磁場，這個旋轉磁場就會與定子的永磁體相互電磁作用，產生電磁力矩，從而拖動電機轉子旋轉。有位置傳感器的控制原理框圖如圖 2-1 所示。
圖 2-2 無位置傳感器直流無刷電機的控制框圖方波驅動通常為三相六狀態(tài)兩兩 120 度導通[14]。假設我們把電機一個電周期設 度。在一個電周期內，每相都導通 120 度。任意時刻都只有兩相通電，其余一，我們就是通過檢測不通電那一相的反電動勢來估算轉子的位置。一個電周期六個狀態(tài)，所以每個狀態(tài)的時間為 60 度。假設電機的三相繞組我們定義為 U那么六個狀態(tài)分別為 UV，UW，VW，VU，WU 和 WV。U 相的上橋會連續(xù)導態(tài)，下橋也會連續(xù)導通兩個狀態(tài)。同理，V 相的上下橋也分別連續(xù)導通兩個狀的上下橋也分別連續(xù)導通兩個狀態(tài)。兩個狀態(tài)也就是 120 度，所以叫做 120 度驅動的相電壓波形如圖 2-3 所示。相電流波形如圖 2-4 所示。
圖 2-2 無位置傳感器直流無刷電機的控制框圖驅動通常為三相六狀態(tài)兩兩 120 度導通[14]。假設我們把電機一個電周期設在一個電周期內，每相都導通 120 度。任意時刻都只有兩相通電，其余一們就是通過檢測不通電那一相的反電動勢來估算轉子的位置。一個電周期狀態(tài)，所以每個狀態(tài)的時間為 60 度。假設電機的三相繞組我們定義為 U六個狀態(tài)分別為 UV，UW，VW，VU，WU 和 WV。U 相的上橋會連續(xù)導下橋也會連續(xù)導通兩個狀態(tài)。同理，V 相的上下橋也分別連續(xù)導通兩個狀下橋也分別連續(xù)導通兩個狀態(tài)。兩個狀態(tài)也就是 120 度，所以叫做 120 度的相電壓波形如圖 2-3 所示。相電流波形如圖 2-4 所示。
【參考文獻】
本文編號：2869465
【學位單位】：深圳大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TM33
【部分圖文】：
按照驅動方式不同又可分為方波驅動和正弦波驅動[12]。有位置傳感傳感器的控制方式就是在電機轉子永磁體附近安裝一個位置傳感器，將轉子的位置機械信號轉換為 MCU 可以識別的電信號。這個傳感器對轉子永磁體的磁場比較敏感，在 N 極和 S 極在其感應區(qū)間內會產生不同的電信號。我們通常用到的位置傳感器是霍爾傳感器。霍爾傳感器的輸出有的是模擬量，有的是數字量。輸出為模擬量的霍爾傳感器叫做線性霍爾傳感器。這種霍爾傳感器的輸出信號為模擬量，模擬信號的大小由其附近磁場強弱決定。磁場越強，輸出的模擬信號的幅值越高，反之越低。輸出信號為高低電平的霍爾傳感器叫做數字霍爾傳感器。數字霍爾傳感器又根據其輸出高電平時附近磁場的性質分為 N 型霍爾傳感器和 S 型霍爾傳感器。在這里我們用到的是 N 型數字霍爾傳感器，這種傳感器會將電機的位置信號轉化為 MCU 可以識別的電信號。MCU通過檢測接受到的電信號電平的高低，判斷轉子的當前位置，改變開關管的導通時序，從而在定子繞組上形成旋轉磁場，這個旋轉磁場就會與定子的永磁體相互電磁作用，產生電磁力矩，從而拖動電機轉子旋轉。有位置傳感器的控制原理框圖如圖 2-1 所示。
圖 2-2 無位置傳感器直流無刷電機的控制框圖方波驅動通常為三相六狀態(tài)兩兩 120 度導通[14]。假設我們把電機一個電周期設 度。在一個電周期內，每相都導通 120 度。任意時刻都只有兩相通電，其余一，我們就是通過檢測不通電那一相的反電動勢來估算轉子的位置。一個電周期六個狀態(tài)，所以每個狀態(tài)的時間為 60 度。假設電機的三相繞組我們定義為 U那么六個狀態(tài)分別為 UV，UW，VW，VU，WU 和 WV。U 相的上橋會連續(xù)導態(tài)，下橋也會連續(xù)導通兩個狀態(tài)。同理，V 相的上下橋也分別連續(xù)導通兩個狀的上下橋也分別連續(xù)導通兩個狀態(tài)。兩個狀態(tài)也就是 120 度，所以叫做 120 度驅動的相電壓波形如圖 2-3 所示。相電流波形如圖 2-4 所示。
圖 2-2 無位置傳感器直流無刷電機的控制框圖驅動通常為三相六狀態(tài)兩兩 120 度導通[14]。假設我們把電機一個電周期設在一個電周期內，每相都導通 120 度。任意時刻都只有兩相通電，其余一們就是通過檢測不通電那一相的反電動勢來估算轉子的位置。一個電周期狀態(tài)，所以每個狀態(tài)的時間為 60 度。假設電機的三相繞組我們定義為 U六個狀態(tài)分別為 UV，UW，VW，VU，WU 和 WV。U 相的上橋會連續(xù)導下橋也會連續(xù)導通兩個狀態(tài)。同理，V 相的上下橋也分別連續(xù)導通兩個狀下橋也分別連續(xù)導通兩個狀態(tài)。兩個狀態(tài)也就是 120 度，所以叫做 120 度的相電壓波形如圖 2-3 所示。相電流波形如圖 2-4 所示。
【參考文獻】
相關期刊論文 前1條
1 陳文敏;黃開勝;何良遠;楊勇;;基于Maxwell的單相無刷直流電動機分析與設計[J];微電機;2013年03期
相關碩士學位論文 前1條
1 梁偉;單相無刷直流電機及其無位置傳感器控制系統(tǒng)研究[D];浙江大學;2014年
本文編號：2869465
本文鏈接：http://www.sikaile.net/kejilunwen/dianlilw/2869465.html
教材專著
