基于SVPWM无刷直流电动机控制系统研究

摘要

无刷直流电动机（Brushless DC Motor，以下简称BLDCM）以其自身结构简单、调速范围广、扭矩大、噪声低、可靠性性能优良等特点广泛应用于现代工业自动化、航空航天等领域，无刷直流电动机控制系统稳、准、快特性成为广大科研工作者不懈追求的目标。
　　本文首先结合国内外关于研究无刷直流电动机文献资料，介绍无刷直流电动机发展历程及研究现状；从研究对象自身机械结构、运动原理方面入手，采用SVPWM控制方式建立无刷直流电动机控制系统。
　　在以上理论的基础上，搭建无刷直流电动机实验平台。实验平台主要分为电机控制电路和驱动电路，选用 ARM COTEX-M3系列芯片作为控制系统主控芯片，驱动电路采用N+N结构选用F540NS型号MOSFET，以IR2101作为MOSFET驱动芯片。本文研究重点在于采用正弦波SVPWM控制方式，以“三电阻采样法”配合霍尔传感器实现控制系统PID电流环与速度环双闭环。研究中结合电动机本体在运动过程中参数非线性变化，控制算法根据被控对象参数变化实时调整PID参数，从而实现无刷直流电动机稳定、快速、准确的控制。
　　最后通过实验平台测试，验证了本论文设计无刷直流电动机控制系统方案科学合理，电机控制能达到稳定、快速、准确的控制性能指标，实现了预期设计要求。

目录

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第一章 绪论

1.1 课题背景与意义

1.2 无刷直流电动机控制系统国内外发展情况

1.3 本文研究的主要内容及章节安排

第二章 无刷直流电动机控制原理

2.1 无刷直流电动机的基本结构

2.2 无刷直流电动机的运行原理

2.3 无刷直流电动机SVPWM控制

第三章 无刷直流电动机控制系统硬件设计

3.1 主控芯片介绍

3.2 电源电路设计

3.3 驱动电路设计

3.4 电流采样电路设计

3.5 过流保护电路设计

3.6 CAN总线电路设计

3.7 位置信号检测电路设计

第四章 无刷直流电动机控制系统软件设计

4.1 控制系统主程序架构设计

4.2 SVPWM程序设计

4.3 ADC中断程序设计

4.4 霍尔位置传感器信号采集程序设计

4.5 电流环与速度环控制算法程序设计

第五章 无刷直流电动机控制系统测试实验与分析

5.1 控制系统实验配置

5.2 控制系统实验结果及波形分析

5.3 控制系统运行测试波形分析

第六章 总结与展望

6.1 主要研究工作总结

6.2 存在的问题与展望

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢