永磁无刷直流电机控制系统研究.doc

摘要:永磁无刷直流电机是一种集永磁电动机、微处理器、功率变换器、检测元件、控制软件和硬件于一体的新型机电一体化产品。永磁无刷直流电机采用了功率电子开关和位置传感器替代了传统直流电动机的电刷和换向器，除了保持着直流电动机具有良好的性能的优点，还具有交流电动机的结构简单，运行可靠等特点。

本次论文设计首先通过对永磁无刷直流电动机进行工作原理分析，明确电机运行过程，通过推导电机的定子三相绕组的相电压、感应电动势、电磁转矩，建立了无刷直流电机的数学模型。并在MATLAB的SIMULINK平台下搭建了无刷直流电机的仿真模型并对各个模块进行分析，并探讨了无刷直流电机的控制策略，包括无位置传感器控制、有位置传感器控制和其他控制方法，分析各个控制方式的优缺点，针对无刷直流电机的特性提出了转速、电流双闭环控制系统，采用串级调速，并对无刷直流电机的双闭环控制系统进行仿真实验，分别得到了在空载和带载情况下，相电流、电磁转矩、电机转速曲线，分析电机运行的动态特性。

关键词：永磁无刷直流电机，双闭环控制，动态性能

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论-1

1.1永磁无刷直流电机的发展历程-1

1.1.1永磁无刷直流电机-1

1.1.2电力电子技术-1

1.1.3微电子技术-1

1.2永磁无刷直流电机的发展现状-2

1.3永磁无刷直流电机的发展趋势-2

1.3.1技术上的发展趋势-2

1.3.2应用上的发展趋势-3

1.4课题研究的意义、价值-3

第二章 永磁无刷直流电机及控制系统的基本原理-5

2.1电机及控制系统的基本结构-5

2.1.1电机本体-5

2.1.2转子位置传感器-5

2.1.3控制器-8

2.2电机及控制系统的工作原理-8

2.3数学模型-10

2.3.1相电压和电磁转矩-10

2.3.2电枢绕组感应电动势-11

2.4本章小结-12

第三章 永磁无刷直流电机的控制方法-13

3.1有位置传感器控制方法-13

3.2无位置传感器控制方法-14

3.3其他控制方式-17

3.4本章小结-18

第四章 电机及其控制系统仿真模型-19

4.1MATLAB仿真软件-19

4.2永磁无刷直流电机的仿真模型-19

4.3本章小结-23

第五章 永磁无刷直流电机控制系统-24

5.1PID控制算法-25

5.2PID参数整定-27

5.3永磁无刷直流电机双闭环PID调速-27

5.4系统仿真结果及分析-28

5.5本章小结-33

第六章 总结-34

6.1社会影响-34

6.2工作成果-34

6.3存在问题和解决方法-35

参考文献-36

致    谢-38