基于四开关三相的无刷直流电动机控制系统.pdf

兰州理工大学
硕士学位论文
基于四开关三相的无刷直流电动机控制系统
姓名:黄志勇
申请学位级别:硕士
专业:电力电子及电力传动
指导教师:王兴贵
20090411
摘要近年来,低成本、低功率、高性能的无刷直流电动机控制器在民用领域得到了广泛的应用,本文针对以上需求做了相应的研究工作。由于低功率控制器的低成本化主要途径在于使用较少的功率器件,因此本文的切入点放在逆变器主电路拓扑结构的简化上。本文在无刷直流电动机工作原理的基础上,从降低控制系统成本的角度出发,分析了其控制器主电路拓扑结构的机理。通过分析表明,四开关三相拓扑结构是简化电路拓扑结构中最理想的选择。然后详细分析了四开关三相逆变器的工作原理,并指出其本身固有的几个缺点:一是四开关三相逆变器输出电压矢量不对称;二是非可控相绕组在反电动势作用下续流引起的电流波形畸变;三是直流母线电容电压平衡问题。针对前两个问题,文中采用了电流滞环倏刂品绞讲⒍云浣辛烁慕粤礁隹煽叵嗳谱橹接近理想电流波形。并在此基础上采用了不均衡放电法解决了直流母线电容电压平衡问其次为了进一步降低系统成本,该控制器采用了无位置传感器控制。文中采用反电魑?刂坪诵拇罱ㄊ笛槠教ú⒔惺笛檠橹ぃ笛榻峁砻髁松鲜龅睦砺分析的正确性。因此该低成本四开关三相无刷直流电动机控制器具有工程可行性。电流进行独立检测和独立控制,从而控制流过电动机三相绕组中的实际电流波形,使其题。动势转子位置检测方法,并详细分析了其检测原理。最后本文使用电机专控制芯片关键词:无刷直流电动机、四开关三相逆变器、电流滞环⒎吹缡萍觳夥硕十学位论文
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作者签名:毒硒日期:枷⒈C芸冢凇!D杲饷芎笫视帽臼谌ㄊ椤期::所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于⒉槐C芡拧朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉啊作者签导师签期:占月
的专利,,是在年的湮匏⒅绷鞯动机及其驱动器的推出。随后,国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究,并取得了无刷直流电动机是以电子换向代替传统机械换向的一种新型的机电一体化电机。它由一台永磁同步电动机的本体、一套电子换向电器和一套转子位置传感器组成乜S来材料、电子换向器和位置传感器的使用,无疑增加了无刷直流电动机控制系统的制造成本,也成为其在工业控制领域推广使用的主要障碍。针对无刷直流电动机控制系统制造成本高的问题,国内外研究学者分别从三个方面进行了研究,并取得了一定的成果。一是无刷直流电动机本体的制造成本,这主要体现在永磁新材料的研制开发上。经过学者们的不懈努力,终于在年代初期成功研制出了价格较低的钕铁硼永磁材料,开创了稀土永磁电机的新纪元,降低了无刷直流电动机本体制造的成本,为其在工业领域的应用推广奠定了坚实的基础。集中在换向器主电路的拓扑结构上嘲。电路拓扑结构特别是电压型变频器拓扑结构的研究更是吸引了不少研究学者的目光。随着大功率开关器件在开关频率、电压额定、电流额定等方面的极大改进,更是激发了人们对新颖电路拓扑结构研究的热情。研究发展的方向有两个方面:①有效利用器件的高性能,以尽可能高的开关频率、复杂的控制方法换取电路拓扑结构的简化,以降低系统的成本,提高系统的可靠性;②则与之恰恰相反,大量使用相对廉价的器件,以复杂的电路组成高功率等级系统,以弥补大功率器件及超大功率器件技术滞后、价格昂采用复杂的多级拓扑结构,即,使用相对廉价的低功率或低电压额定的开关器件组合运行,可以大大增加逆变桥的总体功率和耐压水平。并且可用的空间电压控制矢量数目增多,组合控制的自由度增加,降低了逆变器成本。但对于小功率的控制器来将,毫无疑问,采用复杂的多级逆变桥拓扑结构,系统的成本反而会大大提升。因此,对于中小型的逆变器而言,努力的方向应该是简化逆变器的主电路拓扑结构。电力电子技术发展到现阶段,各种功率变换器都需要众多高速功率开关器件,但功率开关器件