实验室条件下电机驱动器功率级测试方案通常采用“待测电机驱动器-电动机-发电机”的电机对拖平台,该方案成本高、灵活性低、对不同负载特性的模拟能力差。针对传统电机对拖测试平台的缺点,近年来出现的功率硬件在环(Power Hardware In ...
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实验室条件下电机驱动器功率级测试方案通常采用“待测电机驱动器-电动机-发电机”的电机对拖平台,该方案成本高、灵活性低、对不同负载特性的模拟能力差。针对传统电机对拖测试平台的缺点,近年来出现的功率硬件在环(Power Hardware In The Loop,PHIL)测试平台,代替真实电机完成对电机驱动器的功率级测试,受到了广泛关注。PHIL电机模拟器与被测电机驱动器相连,在不改变待测电机驱动器硬件系统的条件下实现对真实电机电压、电流的复现,以达到驱动器功率级测试的目的。本文针对无刷直流电机模拟器展开研究,主要进行了如下工作:首先,通过对比实际无刷直流电机系统与模拟系统的电压方程,提出了模拟电机中性点电位的方法,当模拟器三相电压满足一定的约束条件时,模拟器母线中点电位与电机中性点电位一致。从电流跟踪的角度入手,分析了电机模拟系统滤波电感取值与实际电机绕组电感的关系;基于上述分析建立了了无刷直流电机模拟系统模型,包括电机控制系统电压方程、模拟系统电压方程、目标电机实时解算模型。接着,介绍了基于电流变化率相等和基于模型预测控制两种模拟策略及其改进方案,通过对模拟策略数学方程的推导,证明了这两种模拟策略能够模拟出实际电机的端口电压特性,包括非导通区间,从而满足无位置传感器控制的测试需求,并对模拟策略进行了稳定性分析,最后对仿真结果进行分析,证明了所述模拟策略的正确性。最后,基于自组建的RTU-BOX和RT-Lab半物理实验平台,建立了无刷直流电机模拟系统的半物理实验系统;对无刷直流电机仿真模型运行结果进行分析,仿真结果与前述分析相符合;进行小功率半实物实验,实验结果表明,本文给出的电机模拟系统能够实现对目标电机端口电气特性的模拟。
无刷直流电机(Brushless Direct Current Motor，简称BLDC)是具有串励直流电机启动特性和并励直流电机调速特性的梯形波/方波无刷电机。它没有换向器和电刷组成的机械接触机构，具有结构简单、出力大和效率高等特点，已广泛应用于航空...
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无刷直流电机(Brushless Direct Current Motor，简称BLDC)是具有串励直流电机启动特性和并励直流电机调速特性的梯形波/方波无刷电机。它没有换向器和电刷组成的机械接触机构，具有结构简单、出力大和效率高等特点，已广泛应用于航空航天、汽车电子、机器人、家用电器及办公自动化等领域。
本文在无刷直流电机无位置传感器控制理论基础上确立了一套以dsPIC30F4011为控制器的无刷直流电机无位置传感器控制运行方案。
首先利用Matlab/Simulink，采用模块化设计理念搭建了无刷直流电机无位置传感器控制系统的仿真模型。仿真控制采用转速电流双闭环控制，其中反电动势过零信号的获取采用端电压检测法，这个信号经逻辑换相模块进行逻辑运算得到逆变器的控制信号，通过Matlab Function编程实现三段式启动。仿真结果表明：采用本文的无位置传感器控制算法的无刷直流电机能够完成启动、带载运行及调速；电机运行平稳，调速过程响应速度快，过渡平稳，系统整体性能较好。这为进一步的无位置控制系统的研究工作提供了可靠的理论基础。
在仿真基础上，论文详细分析了反电动势过零检测法的原理，及检测电路相移而造成的转子位置误差，给出软件设计的补偿方法。进一步针对无刷直流电机的调速特点，研究了转速电流双闭环控制策略。在参考大量电路及遵循实际的基础上设计开发了无刷直流电机无位置传感器控制系统硬件控制系统，并介绍各电路组成部分的工作原理，同时介绍控制系统硬件设计的抗干扰措施。控制系统硬件设计主要是反激式电源的设计，IPM功率驱动电路及单片机各接口电路的设计。再结合dsPIC单片机的特点，充分利用了片上资源，设计了系统软件。针对电机在静止和低转速时反电动势不易检测的问题，设计采用“三段式”启动方法，并对其进行了详细介绍。
最后，在搭建的硬件控制系统平台上完成系统软件的编写、调试，并进行了无刷直流电机无位置传感器运行空载试验，得到试验结果并对其分析，试验结果表明设计的无刷直流电机无位置传感器控制方式电机调速范围宽、能够平稳运行，验证了控制系统方案的可行性。
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