电机控制系统研究报告

1、-网络高等教育本科生毕业论文设计题目：电机控制系统研究学习中心： 奥鹏学习中心 层 次： 专科起点本科 专 业： 土木工程 年 级： 2021年 秋 季 学 号：学 生：指导教师： 王 彥 完成日期： 2021 年 7 月 3 日 . z-容摘要通常我们靠霍尔元件来得到转子的位置，然而传感器有一些缺点，比方增加了本钱占空间，附加了传感器电路对温度不稳定，除此之外，它不能用于在一些恶劣的环境中。由于无位置传感器技术能解决上述问题，因此吸引了各国科研工作者研究的兴趣。根据方案进展了硬件电路设计，以DSP芯片TMS320F240为核心的控制单元，研究了无刷直流电机调速系统，IGBT模块以及驱动单元，

2、相电压及电流检测单元，速度给定环节，轴角编码检测单元，主电源、驱动及控制电源回路，故障检测和保护环节，电机姿态显示单元分别进展了阐述。特别是直流无刷电机的原理、控制方案以及以IGBT模块的具体应用。关键词：无刷直流电机；控制系统；异步电机目 录容摘要1引言31 电机控制系统介绍41.1 电机控制系统的根本组成选题的目的和意义41.2直流电动机控制的开展历史51.3永磁无刷直流电机的国外研究概况71.4本课题主要研究容82 电机调速系统92.1电机控制系统的根本组成92.2 电动机92.3 功率放大与变换装置92.4 控制器103 三相异步电动机原理113.1 概述113.2 三相异步电动机的根

3、本组成113.3 三相异步电动机的工作原理113.4 三相异步电动机的特点113.5 三相异步电动机的主要应用113.6 三项异步电机的定期检修124 总结14参考文献15引 言本论文以永磁无刷直流电动机的原理、构造为理论墓础，研究永磁无刷电机的系统构造、控制规律，接着分别提出了基于DSP技术的有位置传感器和无位置传感器控制方案。根据方案进展了硬件电路设计，以DSP芯片TMS320F240为核心的控制单元，研究了无刷直流电机调速系统，IGBT模块以及驱动单元，相电压及电流检测单元，速度给定环节，轴角编码检测单元，主电源、驱动及控制电源回路，故障检测和保护环节，电机姿态显示单元分别进展了阐述。特

4、别是直流无刷电机的原理、控制方案以及以IGBT模块的具体应用。. z-1 电机控制系统介绍1.1 电机控制系统的根本组成选题的目的和意义永磁无刷直流电机是一种电子电动机。随着电力电子技术的开展，许多新型的高性能半导体功率器件，如GTR、MOSFET、IGBT等相继出现以及高性能永磁材料，如稀土永磁材料的问世，为无刷直流电动机的广泛应用奠定的根底, 它由直流电源经过逆变器、位置检测装置向电动机供电，因而既保持了直流电机的优良特性，又改善了有刷直流电机效率低、耗电多、噪音大、维护困难、使用寿命短等运行状况。电机系统属环保节能型产品，是国家产业政策支持的高新技术工程，正处在产品成长期，具有广阔的市场

5、前景。无刷永磁直流电机正在以其特有的优势不断蓬勃开展。1.2 直流电动机控制的开展历史1.3 永磁无刷直流电机的国外研究概况20世纪七十年代以来，随着电力半导体工业的飞速开展，许多新型的全控型半导体功率器件如GTR、MOSFET、IGBT等相继问世，加上新型高磁能积永磁材料陆续出现均为无刷直流电动机的广泛应用奠定了坚实的根底，随着电机本体及其1.4 本课题主要研究容目前，直流无刷电机的控制有带位置传感器、无位置传感器以及智能控制三种。三、智能控制智能控制是控制理论开展的高级阶段，一般包括模糊控制、神经网络控制、专家系统等。智能控制系统具有自学习、自适应、自组织等功能，能够解决模型不确定性问题、

6、非线性控制问题以及其它较复杂的问题。严格来说，BLDCM是一个多变量、非线性、强耦合的对象，因此利用智能控制可以取得较满意的控制结果。目前，已有许多较为成熟的智能控制方法应用于直流无刷电动机控制，例如:模糊控制和PID控制相结合的Fuzzy-PID控制、模糊控制和神经网络相结合的复合控制、隶属度参数经遗传算法优化的模糊控制、单神经元自适应控制等。. z-2 电机调速系统2.1 电机控制系统的根本组成电机控制系统的根本组成框图如图1.1所示。图1.1 电机控制系统的组成框图2.2 电动机2.3 功率放大与变换装置2.4 控制器1.模拟控制器：模拟控制器常用运算放大器及相应的电气元件实现，具有物理

7、概念清晰、控制信号流向直观等优点，其控制规律表达在硬件电路和所用的器件上，因而线路复杂、通用性差，控制效果受到器件性能、温度等因素的影响。 2.数字控制器：硬件电路标准化程度高、制作本钱低、而且不受器件温度漂移的影响。控制规律表达在软件上，修改起来灵活方便。此外，还拥有信息存储、数据通信和故障诊断等模拟控制器无法实现的功能。. z-3 三相异步电动机原理3.1 概述三相异步电机是靠同时接入380V三相交流电源相位差120度供电的一类电动机，由于三相异步电机的转子与定子旋转磁场以一样的方向、不同的转速旋转，存在转差率，所以叫三相异步电机3.2 三相异步电动机的根本组成3.3 三相异步电动机的工作

8、原理3.4 三相异步电动机的特点3.5 三相异步电动机的主要应用3.6 三项异步电机的定期检修4 总 结通过研究得出以下结论:(1)通过本文的分析可以看出，采用dsp技术的永磁无刷电动机的电力推进系统可高效率地提供对象运动的所有必须方式：启动、运行、反向、全速度围的平滑调节、制动。(2)本文所述的智能功率模块，作为主回路逆变器的开关器件采用IPM模块大大简化了主回路的设计，同时也方便了与DSP芯片的信号接口，提高系统的电磁兼容性。目前，IPM模块还只是应用于中小功率场合，大功率场合的产品也在逐步推出，但是对于本系统的设计来说，IPM模块已经完全满足要求。(3)对于无刷电机的有位置传感器控制，关键是对于位置信号的监测，能够根据转子位置发出准确的换相信号。采用高速DSP芯片就可以解决对于三相位置跳变的捕获问题，并且根据位置信息控制逆变器的工作模式，使电机旋转。电机的正反转控制主要根据电机的换相原理，通过软件改变绕组的通电顺序，实现平稳换向。本系统的设计尚存在一些缺乏之处，主要是对于系统的参数设计，软件设计还需要进一步的研究。另外，本