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本文着重研究了无刷直流电机的基于反电动势三次谐波检测法的无位置传感器控制技术。构建了一种以三次谐波过零信号为主位置信号,A相相电压过零信号为辅助位置信号的无刷直流电机的无位置传感器控制系统,并通过TMS320F28335建立实验平台验证了方案的可行性和有效性。 论文首先论述了无刷直流电机的发展现状,分析其结构和工作原理,并介绍了无刷直流电机的无位置传感器控制技术。从无刷直流电机运行时绕组中性点和虚拟中性点的电压信号出发,重点研究了反电动势过零法、反电动势基波法和反电动势三次谐波法三种方法的原理和实现。对比三种方法的优缺点,并结合课题电机结构和参数,分析其反电动势三次谐波含量,确定本文采用基于三次谐波法的无位置传感器控制技术。同时,研究传统的三次谐波法存在的问题并提出解决方案,最终确定以三次谐波信号为主位置信号,A相相电压过零信号为辅助位置信号的改进型三次谐波检测法的无位置传感器控制系统。在Matlab/Simulink中建立电机和控制系统模型,对绕组中性点和虚拟中性点的电压仿真证明了理论分析的正确性;对控制系统的仿真结果证明了方案的可行性,为后文的系统设计和调试提供一定的参考。 在此基础上,完成整个控制系统总体方案的设计,并确定电机起动、位置检测和PWM调制等关键技术。然后,设计基于TMS320F28335的无刷直流电机的三次谐波法无位置传感器控制系统,完成系统的硬软件设计。硬件部分主要包括DSP最小系统、位置检测电路、PWM控制和驱动电路等;软件部分主要包括主程序和中断子程序。其中,重点研究了位置信号检测电路的设计。设计结果使得三次谐波位置信号基本无延时,A相位置信号有一定的延时。软件上利用三次谐波对应的主位置信号作为主控信号,控制上不需要考虑延时补偿;A相过零信号只用作换向状态的置位信号,其延时对系统控制没有影响。所以控制算法整体上不需要考虑延时补偿的问题,简化了系统的算法。 在CCS3.3中对系统进行调试,虚拟中性点和绕组中性点的实验波形与理论结果一致,证明了本文关于中性点研究的正确性;位置信号检测电路的实验结果表明,本文设计的三次谐波检测电路基本无延时,A相的位置信号有明显延时,与理论分析一致。同时控制系统开环和闭环实验结果表明,以虚拟中性点和绕组中性点之间的三次谐波信号作为主位置控制信号的方法,实现比较简单,并且可以使电机在较低转速下完成切换;同时引入A相相电压过零信号作为辅助位置信号又提高了系统的可靠性。