基于DSP的六相无刷直流电机无位置传感器控制系统的研究与设计

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和传统的直流电机相对比,无刷直流电机中去除了电刷和换相部件,以电力电子器件来完成电机中的换相功能,电子换相部件通常是指逆变器,常用的是三相全桥逆变器,该三相全桥逆变器能够消除传统直流电机在换相过程中的能量消耗和设备消耗,由于该电机结构简单、输出转矩大、调速范围广、工作效率高、运行可靠、电磁噪声低等诸多优点,故其广泛应用于国民生产、家电、国防、航天以及新能源汽车等领域。但目前应用中大多是在电机上安装位置传感器,在外界环境恶劣或长时间的运行的情况下位置传感器就不能准确地测出转子位置,影响电机的正常起动及换相,在此背景下,提出了无刷直流电机的无位置传感器控制方法。
  本文以六相无刷直流电机为研究对象,首先,详细介绍了六相无刷直流电机的基本结构及其基本工作原理,通过对比多种工作方式,选定了四四导通的方式。并研究分析了不同调制方式下非导通相续流的情况,最后采用的方法为PWM_ON_PWM调制方法。通过研究分析针对六相无刷直流电机无位置传感器的起动提出了一种新型三段式起动法,换相部分采用线反电动势结合线反电动势差值共同检测的方法。
  其次,针对本文研究提出的六相无刷直流电机无位置传感器控制系统,详细分析了其原理和数学模型,通过PLECS仿真软件搭建六相无刷电机的仿真模型和无位置传感器控制系统的模型,在该仿真平台上通过仿真验证了本文提出的新型三段式起动方法的可行性,验证了电机单绕组模式运行时线反电动势法和线反电动势差值法共同检测换相信号的可行性及准确性,电机以双绕组模式运行时UVW和RST六路线反电动势过零信号共同确定电机换相信号的可行性及准确性。
  最后,根据理论分析及仿真验证结果搭建实验平台,设计了针对六相无刷直流电机的无位置传感器控制系统的硬件电路及DSP软件程序,而后通过电机的起动、加减速运行试验,结合示波器观察线反电动势和线反电动势差值的过零点信号、相电流信号、驱动信号,通过分析实验所得各种信号的波形,验证本文中设计方案的可行性及实用性。
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