原文传递
无刷直流电机的控制系统优化设计
| 论文题名： | 无刷直流电机的控制系统优化设计 |
| 关键词： | 电动汽车;永磁无刷直流电机;控制系统;优化设计 |
| 摘要： | 永磁无刷直流电机由于其结构简单，调速效果好，控制方便，已经被广泛运用于大量领域，特别是家用电器这个行业，而我们平常所见的两轮或者三轮式电动车所用的电机均是永磁无刷直流电机。因此，研究无刷直流电机的控制方法来提高它的运行性能具有非常重要的现实意义。 无刷直流电机和其他交流电机一样，具有多变量、非线性以及强耦合的特性。随着矢量控制技术在永磁同步电机的控制上运用得日趋成熟，以及人们对电动车的驾驶舒适性提出的更高的要求。采用矢量控制技术已经是无刷直流电机控制系统的首选控制策略。本文将矢量控制技术运用于永磁无刷直流电机的控制系统中，解决了电机非线性，强耦合等特性带来的难以控制的问题。本论文的研究对象为电动车用轮毂式永磁无刷直流电机，采用STM32系列的专用电动自行车控制芯片STM32FEBKC6T6为控制器，设计了无刷直流电机矢量控制系统。具体的研究内容如下: (1)研究了无刷直流电机两种运行方式（两两导通和三三导通）的异同点，并以无刷直流电机的在三坐标系下的方程以及矢量控制的坐标变换原理为基础，为无刷直流电机的矢量控制系统建立了电机在两相旋转d，q轴坐标系下的数学模型。 (2)分析了空间矢量脉宽调制(SVPWM)的基本实现方法，在原有N值与扇区的对照表上建立了一个新的对照表。同时，讨论了五段式SVPWM和七段式SVPWM的开关特点以及它们各自的优缺点，对SVPWM的调制波和直流电压利用率进行了分析，得到了SVPWM调制波的产生方法和该调制方法的线性工作区域，为矢量控制系统的调速原理进行了深入探究。其次，文中重点阐述了空间矢量脉宽调制运用于无刷直流电机控制系统的可行性与优点，在空间矢量脉宽调制的方法上完成了id=0的控制方式下的矢量控制建模与仿真，从仿真上验证了空间矢量脉宽调制的可行性与优点。 (3)提出了转速环优化方法—柔性变结构控制方法，研究了柔性变结构的原理，设计了无刷直流电机矢量控制下的柔性变结构模型，将柔性变结构算法运用于矢量控制系统的转速环上。在Simulink环境下建立了该控制算法的仿真模型，仿真结果与普通的PI控制下的矢量控制效果相对比，其在转速响应和转矩平滑性能上明显优于普通的PI控制。 (4)设计了一套以STM32FEBKC6T6为核心的永磁无刷直流电机控制系统，转速调节器采用PI控制器。实验结果充分验证了矢量控制技术在控制方法中的可行性与优点。 |
| 作者： | 姜阳华 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 李凤祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
