航空油泵无刷直流电机无位置驱动装置研究与设计

发布时间：2017-07-26 03:07

  本文关键词：航空油泵无刷直流电机无位置驱动装置研究与设计

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【摘要】：目前,主流的油泵驱动电机是有刷直流电机,无刷直流电机(BLDCM)因不具有电刷和换向器,同时具有有刷直流电机控制简单等优点而被逐渐应用。由于航空油泵电机驱动环境十分复杂,无刷直流电机转子位置传感器容易失效,导致电机不能正常运行,基于此,论文展开对航空油泵无刷直流电机无位置传感器驱动技术的研究与设计。论文做了以下工作,首先,对BLDCM的现状做了分析,对其相关理论技术做了分析,为后续的设计提供理论依据。其次,对无刷直流电机无位置驱动的关键技术无位置启动和无位置运行进行了详细的分析,对现有的启动技术和无位置运行转子检测技术进行比较。论文采用三段式启动方法,在基于反电势过零检测法上,运用择多函数,设计出一种三相反电势信号等效为霍尔信号过零判断和换相原理。最后,根据检测原理,对航空油泵无刷直流电机无位置传感器驱动系统的硬件以及软件进行研究。硬件部分,设计出dsPIC33FJ32MC204数字信号处理器为核心的硬件系统,对反电势检测电路、驱动逆变电路、过流欠压保护电路以及一些相关外围电路进行了设计。软件部分,通过在软件上对三相绕组反电势关系进行比较换算,分析反电势等效霍尔信号的原理,运用择多函数实现反电势过零跳变检测算法,实现电机无位置传感器换相与运行,通过对各个模块程序的设计,实现速度闭环以及电流闭环的双环系统。最后,在实验室搭建出了航空油泵无刷直流电机无位置传感器驱动实验平台,对设计的硬件和软件性能进行了验证。实验结果表明,电机能很好的实现无位置启动,电机换相和运行正常,具有较好的调速性能,证明整个驱动装置设计的正确性。
【关键词】：无刷直流电机 无位置 等效霍尔信号 过零检测
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V228.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第一章 绪论7-12
• 1.1 课题研究的背景和意义7-8
• 1.2 BLDCM的技术现状8-11
• 1.2.1 BLDCM的驱动方式8
• 1.2.2 BLDCM无位置驱动方式国内外现状8-11
• 1.3 论文研究主要内容以及结构安排11-12
• 第二章 BLDCM的基础理论12-23
• 2.1 BLDCM的结构12-14
• 2.2 BLDCM的工作原理14-17
• 2.3 BLDCM的数学模型17-20
• 2.4 BLDCM的机械特性与调节特性20-21
• 2.4.1 BLDCM的机械特性20
• 2.4.2 BLDCM的调节特性20-21
• 2.5 BLDCM的调制方式21-22
• 2.6 本章小结22-23
• 第三章 BLDCM无位置传感器控制策略研究23-38
• 3.1 无位置传感器运行原理23-25
• 3.1.1 反电势过零法的基本原理23-24
• 3.1.2 反电势提取原理24-25
• 3.2 反电势检测法25-32
• 3.2.1 硬件检测反电势法25-27
• 3.2.2 软件检测反电势法27-29
• 3.2.3 择多函数反电势滤波策略29-32
• 3.3 基于择多函数反电势等效霍尔信号控制策略32-35
• 3.4 电机的起动策略35-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第四章 系统硬件设计与构建38-52
• 4.1 系统硬件整体概述38
• 4.2 主控电路设计38-42
• 4.2.1 主控芯片dsPIC33FJ32MC204概述38-39
• 4.2.2 电机控制PWM模块39-42
• 4.2.3 dsPIC33FJ32MC204最小控制系统设计42
• 4.3 电源电路设计42-44
• 4.4 功率电路设计44-47
• 4.4.1 逆变电路设计44-45
• 4.4.2 驱动电路设计45-47
• 4.5 反电势检测电路设计47-48
• 4.6 保护电路设计48-49
• 4.7 速度给定电路设计以及PCB49-51
• 4.7.1 速度给定电路49-50
• 4.7.2 PCB50-51
• 4.8 本章小结51-52
• 第五章 系统软件设计52-60
• 5.1 软件整体概述52-53
• 5.2 各个模块程序实现53-59
• 5.2.1 主程序53
• 5.2.2 AD中断子程序53-54
• 5.2.3 PWM中断子程序54-55
• 5.2.4 换相子程序55-56
• 5.2.5 速度PI调节子程序56-59
• 5.3 本章小结59-60
• 第六章 系统测试分析60-66
• 6.1 实物图与实验条件说明60-61
• 6.2 测试结果及分析61-65
• 6.2.1 测试方案设计61
• 6.2.2 测试结果与分析61-65
• 6.3 本章小结65-66
• 第七章 结论与展望66-68
• 7.1 结论66
• 7.2 展望66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-73
• 在学期间发表的学术论文与研究成果73-74

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本文编号：574447