基于高性能MCU的車用無刷直流電機矢量控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著能源緊缺和溫室效應(yīng)的加劇，電動車這一節(jié)能環(huán)保項目的發(fā)展成為社會和國家關(guān)注的焦點，同時也受到廣大人民群眾的青睞。憑借結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、成本低、調(diào)速范圍寬等突出優(yōu)點，無刷直流電機在電動車行業(yè)的應(yīng)用越來越普遍?，F(xiàn)行無刷直流電機的控制方案主要采用方波驅(qū)動，其主要缺點是電機運行噪音大，直流側(cè)電源利用率不高等。
　　針對方波控制現(xiàn)存方案存在的缺點和市場對電動車性能越來越高的要求，本文以電動車用無刷直流電機為控制對象，提出了無刷直流電機矢

2、量控制系統(tǒng)方案，該方案順利地解決了因多變量、非線性、強耦合等特性導(dǎo)致電機難于控制的問題。本文結(jié)合實際應(yīng)用要求，設(shè)計了以STM32F為主控芯片的無刷直流電機矢量控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了無刷直流電機在不同負載下低轉(zhuǎn)矩脈動、輕微噪音、平滑運動、高效率的運行效果。
　　本文主要內(nèi)容和研究成果:
　　1)首先分析了無刷直流電機基本結(jié)構(gòu)，這有助于深刻理解無刷直流電機運行原理;給出了無刷直流電機磁路分析和反電動勢分析，并利用Ansoft有限元進行

3、了電機磁場仿真，通過實驗方法證明了分數(shù)槽無刷直流電機反電動勢為類似正弦波形，作為無刷直流電機矢量控制方案提出的理論基礎(chǔ)。
　　2)然后推導(dǎo)了無刷直流電機在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學(xué)模型，運用數(shù)學(xué)方法證明了無刷直流電機解耦控制的可行性。重點闡述了空間電壓矢量脈寬調(diào)制技術(shù)的原理，為仿真模型的設(shè)計與后續(xù)軟件程序的編寫提供了理論來源。搭建了基于id=0的控制方式的SIMULINK仿真模型，從仿真的角度證明了方案的可行性。
　　3)接著詳

4、細論述了針對無刷直流電機矢量控制系統(tǒng)方案設(shè)計的硬件電路，主要包括電源模塊、功率管驅(qū)動模塊、電流采樣模塊等;并根據(jù)實驗中出現(xiàn)的問題，對應(yīng)地完善了電源模塊、功率管驅(qū)動模塊。利用匯編語言編程實現(xiàn)了主體結(jié)構(gòu)程序、初始化程序、DMA中斷和其它功能程序的設(shè)計。
　　4)最后設(shè)計了無刷直流電機矢量控制實驗平臺，實驗表明此控制方案能得到良好的SVPWM調(diào)制波形和類似正弦的相電流波形;且電機運行中噪音相較于方波控制明顯減弱。利用測功機進行電機帶載實