无刷直流电机的本体建模及其驱动系统仿真研究.doc

现代电力电子技术 无刷直流电机的本体建模及其驱动系统仿真研究 学 院：机械工程学院 班 级：硕804班 姓 名：李建朋 (3108003044) 导 师：曹秉刚 教授 联系方式 kokojay@ 同组成员：侯 哲 任晓龙 2009.6 目 录 目 录 I 摘 要 - 1 - ABSTRACT - 2 - 第一章 无刷直流电机驱动系统研究 - 3 - 1.1、无刷直流电机简介 - 3 - 1.1.1 无刷直流电机的基本结构 - 3 - 1.1.2 无刷直流电机的工作原理 - 5 - 1.2、基于DSP的BLDC驱动系统 - 8 - 1.2.1 控制策略选择： - 8 - 1.2.2 硬件结构简图： - 9 - 第二章 无刷直流电机驱动系统的建模仿真 - 11 - 2.1、电动机本体的建模 - 11 - 2.1.1 无刷直流电机的数学模型 - 11 - 2.1.2 无刷直流电机本体的建模 - 13 - 2. 2、驱动系统建模 - 19 - 2.2.1 速度控制模块 - 21 - 2.2.2 参考电流模块 - 22 - 2.2.3 电流滞环控制模块 - 24 - 2.2.4 电压逆变器模块 - 26 - 第三章 仿真结果及分析 - 27 - 3.1 建模仿真参数设定 - 27 - 3.2 仿真环境输入值设定 - 27 - 3.3 仿真结果及分析 - 28 - 3.3.1 绕组电流仿真结果 - 28 - 3.3.2 反电动势仿真结果 - 29 - 3.3.3 转过角度及转子位置仿真结果 - 30 - 3.3.4 电机转速仿真结果 - 31 - 3.3.5 输出转矩仿真结果 - 32 - 第四章 总结 - 33 - 参考文献 - 34 - 摘 要 本文首先介绍了无刷直流电机的结构和工作原理，然后论述了无刷直流电机的控制技术和策略。 为了验证控制算法和控制策略的合理性，在分析无刷直流电机（BLDC）数学模型的基础上，提出了一种无刷直流电机控制系统仿真建模的方法。本文在Matlab/Simulink环境下，构建了无刷直流电机系统的仿真模型，并详细介绍了控制系统的各个子模块。 该系统采用双闭环控制：速度环采用离散PID控制，根据滞环电流跟踪型PWM逆变器原理实现电流控制。 在建立仿真模型的基础上，本论文对模型进行了仿真。观察电机的相电流、反电动势、转速、输出电磁转矩等参数，并进行了分析。 仿真和试验结果与理论分析一致，验证了该方法的合理性和有效性。 该仿真模型适用于验证其他控制算法的合理性，并且为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。 关键词：无刷直流电机；建模；仿真；电流滞环；Matlab ABSTRACT At the beginning of this paper，the basic structure and principle of Brushless DC motor(BLDC) were introduced, then this paper presented the control technologies and strategies about BLDC. :In order to verify the rationality of the controlling algorithms and strategies，on the basis of analysis of the mathematical model of BLDC, a novel method for modeling and simulation of BLDC control system was proposed. This paper built a simulation model of BLDC control system with MATLAB/simulation, and introduced the sub-modules of the controlling system in detail. This control system adopted double loop control. In the double loop of control system, a discrete PID controller was adopted in the speed loop and a current controller was completed in the current loop on the principle of hysteresis current track PWM inverter.