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-1-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：13572904104kokojay@qq.com同组成员：侯哲任晓龙2009.6I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-II3.3.4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--1-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-2-ABSTRACTAtthebeginningofthispaper，thebasicstructureandprincipleofBrushlessDCmotor(BLDC)wereintroduced,thenthispaperpresentedthecontroltechnologiesandstrategiesaboutBLDC.:Inordertoverifytherationalityofthecontrollingalgorithmsandstrategies，onthebasisofanalysisofthemathematicalmodelofBLDC,anovelmethodformodelingandsimulationofBLDCcontrolsystemwasproposed.ThispaperbuiltasimulationmodelofBLDCcontrolsystemwithMATLAB/simulation,andintroducedthesub-modulesofthecontrollingsystemindetail.Thiscontrolsystemadopteddoubleloopcontrol.Inthedoubleloopofcontrolsystem,adiscretePIDcontrollerwasadoptedinthespeedloopandacurrentcontrollerwascompletedinthecurrentloopontheprincipleofhysteresiscurrenttrackPWMinverter.Thereasonabilityandvalidityweretestifiedbythecoincidenceofthesimulationandexperimentationresultsandtheoryanalysis.Thissimulationmodelisalsosuitableforverifyingthereasonabilityofothercontrolalgorithmsandoffersanewthinkingfordesigninganddebuggingactualmotors.Keywords:BLDC;modeling;simulation;hysteresiscurrent;Matlab-3-第一章无刷直流电机驱动系统研究1.1、无刷直流电机简介无刷直流电动机（BLDC：BrushlessDirectCurrentMotor）是近几十年来随着电力电子技术的迅速发展而发展起来的一种新型电动机，它以法拉第的电磁感应定律为基础，而又以新兴的电力电子技术技术、数字电子技术和各种物理原理为后盾，具有很强的生命力。无刷直流电机的最大特点是没有换向器和电刷组成的机械接触机构。因此，无刷直流电机没有换向火花，寿命长，运行可靠，维护方便。永磁无刷直流电机既具有交流电动机的结构简单、运行可靠和维护方便等一系列优点，又具备直流电动机的运行效率高、无励磁损耗及调速性能好、起动转矩较大等特点，在电动汽车领域得到了广泛的应用[1]。1.1.1无刷直流电机的基本结构有刷直流电机具有旋转电枢和固定的磁场，因此有刷直流电机必须有一个滑动的接触机构--电刷和换向器，通过它们把电流传给旋转着的电枢。无刷直流电机却与有刷直流电机相反，它具有旋转的磁场和固定的电枢。这样，电子换相线路中的功率开关器件可直接与电枢绕组连接。在电机中，装有一个转子位置传感器，用来检测转子在运行过程中的位置。它与电子换相线路一起，代替了有刷直流电机的机械换向装置。综上所述，无刷直流电机有电机本体、转子位置传感器和电子换相线路三部分组成，如图1-1所示。图1-1无刷直流电机组成框图无刷直流电机电机本体转子位置传感器电子换相电路-4-1）电机本体电动机本体的主要部件有安装电枢绕组的定子和带有永磁体的转子。它们首先必须满足电磁方面的要求，保证在工作气隙中产生足够的磁通，电枢