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随着现代电力电子技术的发展以及永磁材料性能的不断提高,无刷直流电机系统在运动控制领域越来越受到重视。无刷直流电机既具有直流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点,又具有永磁电机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多特点,在国民经济领域的应用日益普及,特别是在电动车领域得到了广泛的应用。所以,研究高性能的无刷直流电机控制系统具有十分重要的现实意义。
本文以48V-800W的无刷直流电机作为研究对象,建立了基于PSoC的数字化无刷直流电机控制系统,详细介绍了无刷直流电机的基本结构、运行原理以及调速特性。建立了无刷直流电机转速、电流双闭环控制系统,极大地改善了无刷直流电机调速系统的静态和动态性能,提高了系统的稳定性和鲁棒性。
针对电动车用无刷直流电机使用霍尔位置传感器所产生的缺陷,本文给出了一种利用扩展卡尔曼滤波器估计无刷直流电机转子位置的方法,实现了电动车用无刷直流电机的无传感器运行。按照模块化及数字化设计思想,建立了以美国Cypress公司的PSoC为核心芯片的无刷直流电机控制系统,并设计了MCU及其外围电路、功率驱动逆变电路、辅助功能电路等的硬件电路,及主程序模块、中断服务程序模块等的软件系统。对本文所提出的电动车用无刷直流电机无位置传感器运行方案及其双闭环调速系统进行实验研究,并给出了实验波形。实验结果表明,控制系统设计合理,效果明显,显著提升了电动车用无刷直流电机的综合性能。