无刷直流电机全范围调速控制系统的设计与实现

作     者：鹿纯祯 

作者单位：东南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：凌明;虞建立

授予年度：2016年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：无位置传感器 无刷直流电机 全范围 启动 反电势法 

摘      要：近年来,无位置传感器控制技术凭借其自身的技术优势和突出的性能在各个领域都得到了广泛的应用。但是当前的无位置传感器控制算法存在调速范围不够宽的特点,不能适应电机在低速和高速状态下的稳定运行。因此,设计一个全范围调速控制系统,对于拓宽电机的调速范围具有重要的意义。基于此,本文设计并实现了一个无刷直流电机全范围调速控制系统,该全范围调速控制系统是基于Nuvoton Mini51平台的。本文将全范围调速控制算法分为低速阶段启动算法和中高速阶段位置检测算法,对传统算法主要做出两处改进：采用检测脉冲注入法,保障了启动的闭环运行,解决了传统低速阶段启动算法存在的电转速不够低和启动不稳定的问题;采用基于比较器实现的反电动势过零检测法,提高了反电动势过零信号的采样速率,解决了传统中高速阶段位置检测算法存在的中高速运行不稳定的问题。通过Matlab对改进的控制算法进行建模仿真,分析并验证了全范围调速控制算法的合理性和可行性。最后,对本文设计的全范围调速控制系统进行软硬件设计以及指标测试。测试结果表明：低速启动稳定性好,成功率超过95%;低速平稳运行的最低电速度低于15Hz;中高速运行平稳且最高电转速高于200,000rpm,基本满足设计指标。本文设计的全范围调速控制系统可以适用多种电机全范围调速,并对工业自动化、交通工具和家用电器等领域的应用具有一定的实用价值。