太阳能无人飞机动力驱动器的研究

摘要

该论文先介绍了螺旋桨驱动电机的工作原理,分析了无刷直流电机转矩脉动产生的原因及消除或抑制方法.论文对稀土永磁方波无刷直流电动机进行了详细的设计,介绍了控制器的总体设计方案、硬件结构、控制程序设计等内容,并对控制策略进行了研究.在Matlab下建立了电机的数学模型,通过计算机仿真,验证了数学模型的正确性,同时在理论上对低速恒转矩高速恒功率运行进行了分析与研究,提出了一种用模糊控制的方法实现恒功率控制,并对驱动器进行了系统仿真,成功的研制了以数字信号处理控制器TMS320LF2407为控制核心的驱动器,控制无刷直流电动机驱动太阳能无人飞机的螺旋桨,为后面继续研究工作提供了参考.该系统采用高速数字信号处理器全数字化设计,其实时性好、可靠性高,并具有功耗低,效率高等特点,比较适合应用于太阳能无人飞机.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1课题背景

1.2太阳能无人机的发展概况

1.3螺旋桨驱动电机的发展

1.4本论文研究的主要内容

第二章太阳能无人飞机螺旋桨驱动器工作原理

2.1稀土永磁方波无刷直流电动机工作原理

2.1.1稀土永磁方波无刷直流电动机

2.1.2稀土永磁方波无刷直流电动机工作原理

2.1.3方波无刷直流电机转子位置传感器

2.1.4无刷直流电动机的绕组导通方式

2.2稀土永磁方波无刷直流电动机运行特性

2.3稀土永磁无刷直流电动机转矩脉动的抑制分析

第三章稀土永磁无刷直流电机的设计

3.1螺旋桨驱动无刷直流电动机特点

3.2高效稀土永磁无刷直流电动机设计特点

3.3方波无刷直流电动机电磁参数计算

第四章系统硬件电路设计

4.1数字信号处理器TMS320LF2407

4.2系统控制电路组成

4.3驱动电路及功率主电路

第五章系统软件设计

5.1 DSP软件编程的总体概述

5.2主程序设计

5.2.1相关寄存器初始化

5.2.2键盘扫描程序

5.3捕获中断程序设计

5.4 A/D转换中断程序设计

第六章系统控制策略

6.1无刷直流电动机数学模型的分析

6.1.1无刷直流电动机数学模型的建立

6.1.2无刷直流电动机数学模型的模型仿真

6.1.3无刷直流电动机数学模型的简化

6.2电动机低速恒转矩分析

6.2.1控制器离散化方法

6.2.2电流环转速环设计

6.3电机恒功率分析

6.3.1工作点在恒转矩和恒功率的交点

6.3.2工作点在额定转速点

第七章原理样机试验分析及波形图

7.1原理样机试验分析

7.2原理样机测试波形

第八章总结

8.1主要研究工作

8.2应用前景展望

致谢

参考文献

西北工业大学学位论文知识产权声明书及原创性声明