基于参数在线辨识的高速无刷直流电机控制的研究

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高速无刷直流电机(BLDC)由于其转速高,功率密度大,体积小等优点被广泛应用于国防、航天、船舶等重工业领域。但在电机高速转动时,位置传感器的精度不足会降低电机控制性能,因此无位置传感器控制策略逐渐成为国内外的研究热点。本文针对高速无刷直流电机的调速策略和无位置传感器控制方法做了一系列的研究。本文首先分析了高速无刷直流电机的驱动控制原理,分析了高速无刷直流电机的基本组成,工作原理以及数学模型。针对高速无刷直流电机自身的特点,分析了三段式起动方法,即转子预定位,升频升压加速,外同步到内同步切换的过程。其次在分析了单相BUCK的工作原理的基础上,采用三相交错并联BUCK变换器来降低输出电压纹波和增大输出电流纹波频率。并对基于BUCK斩波调压的无刷直流电机控制系统的闭环调速策略进行了分析;研究了滑模观测反电动势法的原理和设计方法,采用幂次趋近律观测滑模反电动势来提高趋近滑模面的速度,并减少切换至滑模面时的抖振。结合无刷直流电机数学模型,分析了电阻电感参数偏差对反电动势滑模观测的影响,将实时辨识电机参数用于改进观测器设计,提高系统的鲁棒性和稳定性。然后搭建了基于参数辨识的高速无刷直流电机无传感器控制的仿真模型,对BUCK电路三相交错并联性能,电机转速电流双闭环性能以及自适应反电动势滑模观测的性能进行仿真验证并分析。最后搭建了高速无刷直流电机控制系统实验平台进行实验验证。将高速永磁无刷直流电机作为控制对象,以TMS320F28035控制芯片为核心搭建无位置传感器速度电流双闭环控制系统。详细介绍阐明了系统的硬件设计,软件设计以及实验验证。完成了三相交错并联BUCK,电机转速电流双闭环控制,反电动势滑模观测等实验并进行分析,结果验证了理论及仿真的正确性。
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