基于无位置传感器的电动汽车空调用直流无刷电动机控制器的研究与开发

摘要

从19世纪四十年代第一台直流电动机出现到现在已经有了接近两百年的历史了，目前电动机已经遍布人类生存的每个角落，成为人们日常生活以及各个行业不可或缺的一部分。而永磁无刷直流电动机以其调速性好、效率高、启动转矩大、寿命长等优点，正在逐步取代有刷电机，更加广泛的应用于航空航天、计算机、军事、汽车等行业。而随着科学技术的不断发展，对电机性能以及环境适应性也提出了更高的要求。电动机的转速要求也越来越高，高转速下电机转速控精度也需要更加准确，而各种传统的电机调速方法在新的硬件平台上也可以获得比以往更加优良的性能。
　　一般工业应用上的直流无刷电机需要加装位置传感器以确定转子的位置和电机运转速度，但从电机应用场合、体积缩小与节约成本等方面考虑，若能够不使用位置传感器来达到相同的驱动目的，会更加符合经济效益，因此有了本文关于直流无刷电机无位置传感器控制方法的提出。
　　本文首先详细介绍了无刷直流电机的工作原理以及特性，并对无位置传感器控制方法的硬件电路和软件程序实现做了详细分析，并设计了电压保护、电流保护电路，采集了开关管的驱动波形，并对波形中的干扰信号进行了分析，并作出了相应的补救措施。
　　直流电机的起动方法是本文的研究重点，本文采用了“三段式起动技术”，对“三段式”起动技术中转子预定位、外同步加速和外同步到自同步的切换进行了详细的分析。电机转子位置的检测采用“反电动势检测法”控制技术，详细介绍了该技术的原理，深入研究了反电势过零检测方法，设计了简单而实用的反电势过零检测电路。
　　实验结果以及驱动波形表明本控制系统能够控制电机顺利起动，而且实现了电机正确的换相和稳定的运行，证明了系统设计的可行性。

目录

声明

摘要

1、绪论

1．1 课题背景与来源

1．2 无刷直流电机发展状况及未来趋势

1．3 直流无刷电动机的主要特点

1．4 论文研究的主要内容

2 直流无刷电机的工作原理及数学模型

2．1 直流无刷电动机的基本组成环节与工作原理

2．2 直流无刷电动机的数学模型

2．3 直流无刷电动机的运行特性

2．4 本章小结

3 无位置传感器电动机控制的关键技术

3．1 反电势法控制原理

3．2 无位置传感器的直流无刷电动机的启动方法

3．3 本章小结

4 无位置传感器直流无刷电机控制系统的硬件设计

4．1 控制系统整体框图

4．2 控制电路的设计

4．3 主电路设计

4．4 反电动势检测电路的设计

4．5 检测电路及保护电路的设计

4．6 本章小结

5 无位置传感器直流无刷电动机控制系统的软件设计

5．1 软件开发环境介绍

5．2 软件程序设计

5．3 本章小结

6 设计结果及波形分析

6．1 控制器波形采集及分析

6．2 结论与展望

致谢

参考文献