无刷直流电机无位置传感器控制系统研究

无刷直流电机不仅包含传统永磁直流电机速度调节响应快、带载能力强等优点,而且利用电子换相器代替了机械换相方式,很好地减弱了运行噪音,也不会在换相过程中生成危及电机本体的火花。所以无刷直流电机在人类各个领域的生产活动中有着重要的应用价值。为了准确得到转子位置信号来完成无刷直流电机换相和速度调节,通常是在转子上安装位置检测装置,转子位置检测装置不仅增加了电机的成本和体积,还会因为外部谐波污染对位置检测精度造成影响,使电机的控制性能下降。因此无位置传感器控制系统的研究成为最近电机控制领域的热点。本论文从提高无位置传感器控制系统性能角度出发,构建了改进型滑模观测器对转子位置进行在线实时计算,又通过自适应算法对转速进行估计。此滑模观测器构建了一种新型切换函数来代替传统符号函数,使电机控制系统不必外加低通滤波器和相位补偿模块就可以获取平滑的反电动势观测值,进而得到转子位置。应用李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论,设计模型参考自适应算法对转速进行估计,该自适应算法不受切换纹波的影响。通过MATLAB/Simulink平台仿真,验证了所提方法的有效性。从提高无位置传感器控制系统可靠性角度出发,提出了一种基于MSP430F149处理器和STC15W404单片机的无刷直流电机无位置传感器控制系统。该系统主、辅运行模块可共同作用提供更多换相依据,驱动单元可单桥或双桥运行保证电机稳定运行。任意模块或者电路损坏,单一模块或者电路仍可单独运行。建立基于MSP430F149处理器和STC15W404单片机的电机控制系统,并在实验平台上进行实验,通过实验验证了上述所提方法的有效性。