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无刷直流电机系统是由永磁无刷电机本体加上电子换相器和调速装置构成的统一体。永磁无刷电机本体是随着永磁稀土材料的发展而出现的新型电机,它的转子采用稀土永磁材料制成,同时它采用电子换相器代替直流电机的电刷,因此无刷直流电机既有传统直流电机的调速性能好、转矩密度大等优点,又具有交流电机的结构简单、维护方便,运行效率高等优点。采用DSP技术设计的无刷电机驱动器既可以换相又可以调速。它在伺服系统、高精度位置控制系统及其他高科技领域中的应用越来越广泛,因此成为研究的热点。 本文首先介绍了无刷电机系统的总体结构、运行原理、数学模型、机械特性等理论知识,之后分别研究了转矩脉动的成因和抑制方法,无刷电机制动的方法及PID控制原理在无刷电机调速系统中的应用。并对无刷电机系统的速度调节和转矩调节进行了仿真。在理论分析与仿真研究的基础上,根据技术要求设计了一台5.5KW的无刷电机驱动器。其中硬件方面的设计主要包括DSP系统、驱动电路及功率变换主回路、开关电源电路、CAN总线接口电路等原理图及PCB图设计;软件方面主要包括主程序,CAP中断子程序,CAN中断子程序,A/D中断子程序,定时器中断子程序及换相控制子程序等的设计。最后进行系统调试,根据实际情况调节PID参数和制动占空比参数,优化了控制性能,并验证了系统的正确性和可行性,为系统的深入研究和进一步优化奠定了基础。 本次设计以TMS320 F2808 DSP为核心设计控制系统,由IR2132及配套电路组成自举式驱动电路,由UC3844及配套电路组成反激式开关电源。通过现场试验,本设计可以实现了电机的恒转矩运行和恒转速运行,实现了上位机通过CAN总线控制驱动器的通讯功能。在设计过程中考虑到了电机转矩脉动,回馈制动及大电流驱动等问题。本设计符合设计要求,达到了预期目标。