基于高性能MCU的車用無刷直流電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著能源緊缺和溫室效應(yīng)的加劇，電動(dòng)車這一節(jié)能環(huán)保項(xiàng)目的發(fā)展成為社會(huì)和國家關(guān)注的焦點(diǎn)，同時(shí)也受到廣大人民群眾的青睞。憑借結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、成本低、調(diào)速范圍寬等突出優(yōu)點(diǎn)，無刷直流電機(jī)在電動(dòng)車行業(yè)的應(yīng)用越來越普遍?，F(xiàn)行無刷直流電機(jī)的控制方案主要采用方波驅(qū)動(dòng)，其主要缺點(diǎn)是電機(jī)運(yùn)行噪音大，直流側(cè)電源利用率不高等。
　　針對(duì)方波控制現(xiàn)存方案存在的缺點(diǎn)和市場(chǎng)對(duì)電動(dòng)車性能越來越高的要求，本文以電動(dòng)車用無刷直流電機(jī)為控制對(duì)象，提出了無刷直流電機(jī)矢

2、量控制系統(tǒng)方案，該方案順利地解決了因多變量、非線性、強(qiáng)耦合等特性導(dǎo)致電機(jī)難于控制的問題。本文結(jié)合實(shí)際應(yīng)用要求，設(shè)計(jì)了以STM32F為主控芯片的無刷直流電機(jī)矢量控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了無刷直流電機(jī)在不同負(fù)載下低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、輕微噪音、平滑運(yùn)動(dòng)、高效率的運(yùn)行效果。
　　本文主要內(nèi)容和研究成果:
　　1)首先分析了無刷直流電機(jī)基本結(jié)構(gòu)，這有助于深刻理解無刷直流電機(jī)運(yùn)行原理;給出了無刷直流電機(jī)磁路分析和反電動(dòng)勢(shì)分析，并利用Ansoft有限元進(jìn)行

3、了電機(jī)磁場(chǎng)仿真，通過實(shí)驗(yàn)方法證明了分?jǐn)?shù)槽無刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)為類似正弦波形，作為無刷直流電機(jī)矢量控制方案提出的理論基礎(chǔ)。
　　2)然后推導(dǎo)了無刷直流電機(jī)在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法證明了無刷直流電機(jī)解耦控制的可行性。重點(diǎn)闡述了空間電壓矢量脈寬調(diào)制技術(shù)的原理，為仿真模型的設(shè)計(jì)與后續(xù)軟件程序的編寫提供了理論來源。搭建了基于id=0的控制方式的SIMULINK仿真模型，從仿真的角度證明了方案的可行性。
　　3)接著詳

4、細(xì)論述了針對(duì)無刷直流電機(jī)矢量控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的硬件電路，主要包括電源模塊、功率管驅(qū)動(dòng)模塊、電流采樣模塊等;并根據(jù)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，對(duì)應(yīng)地完善了電源模塊、功率管驅(qū)動(dòng)模塊。利用匯編語言編程實(shí)現(xiàn)了主體結(jié)構(gòu)程序、初始化程序、DMA中斷和其它功能程序的設(shè)計(jì)。
　　4)最后設(shè)計(jì)了無刷直流電機(jī)矢量控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)表明此控制方案能得到良好的SVPWM調(diào)制波形和類似正弦的相電流波形;且電機(jī)運(yùn)行中噪音相較于方波控制明顯減弱。利用測(cè)功機(jī)進(jìn)行電機(jī)帶載實(shí)