无位置传感器无刷直流电机转矩脉动抑制研究

无刷直流电机保持了普通直流电机优良的机械性能,同时克服了直流电机换相电刷易于产生火花等弊端,因此在家用电器,机器人,仪器仪表,以及医疗器械等方面得到广泛的应用。无刷直流电机存在周期性的换相转矩脉动,限制了其在高端伺服领域的应用。同时,位置传感器的存在提高了系统成本,降低了系统在复杂环境下的可靠性。因此对无位置传感器无刷直流电机换相转矩脉动抑制策略的研究具有重要的理论意义与实践应用价值。论文的主要研究工作如下： 介绍了无刷直流电机的发展状况与控制策略的研究热点。深入分析了无刷直流电机工作原理与数学模型,在此基础上,利用MATLAB/Simulink仿真平台构建了速度、电流双闭环调速仿真系统,实验结果验证了仿真系统平台的有效性,为本文提出的控制策略奠定了研究基础。 分析了无刷直流电机在换相区间转矩脉动产生原理与现有换相转矩脉动抑制技术的优缺点,介绍了无位置传感器位置检测的几种主要方法。基于反电势过零检测原理设计了反电势过零点检测电路,提出了基于三相PWM调制技术的换相转矩脉动抑制策略,整合了过零点检测与换相期间检测两种检测电路,降低了设计成本。 完成了无位置传感器换相转矩脉动抑制策略的无刷直流电机控制系统整体结构设计。以TI公司的]TMS320F2812处理器为核心,完成了三相全桥逆变驱动电路,辅助电源,功率驱动电路,反电势与换相区间检测电路,电压、电流信号检测电路等关键电路的设计,实现了无位置传感器控制技术与换相转矩脉动抑制策略相结合的设计方法。在此基础上,搭建了以78.5W无刷直流电机为主体,以磁粉制动器作为负载的测试系统平台。实验结果表明,本文所提出的控制策略能有效抑制无刷直流电机运行过程中换相转矩脉动,反电势过零检测准确。