摘要：集中式绕组形式的无刷直流电机(Brushless DC Motors,BLDCM)以调速性能好、高转矩惯量比、高功率密度、高效...集中式绕组形式的无刷直流电机(Brushless DC Motors,BLDCM)以调速性能好、高转矩惯量比、高功率密度、高效率、结构简单、制造成本低等优点广泛应用于家电、汽车、航天和工业自动化等驱动领域内。传统的集中式绕组BLDCM反电动势为梯形波,随着高性能的正弦波驱动的需要,通过各种手段对集中式绕组的BLDCM本体进行优化,反电动势正弦化程度逐渐提高,使其适合进行高性能的空间矢量控制。但双闭环空间矢量控制需要准确的位置和转速信号,采用机械的位置传感器又会带来成本和可靠性等问题。因此,针对正弦波反电动势的BLDCM无位置传感器矢量控制方法的研究具有重要的研究意义和广阔的应用前景。在众多无位置传感器方法中,滑模观测器具有适应性强,对电机参数变化不敏感、算法简单、易工程实现、计算量小、动静态性能好等优点,在实际控制系统中得到广泛应用。本文介绍了BLDCM的结构及数学模型,简要阐述了基于磁场定向控制(Field-orientated control,FOC)的矢量控制理论,构建了双闭环SVPWM矢量控制调速系统。基于电机两相静止坐标系下的数学模型,构建了传统滑模观测器,并针对传统滑模观测器存在的固有抖振问题以及采用低通滤波器带来的相位延迟及补偿问题,提出了一种改进滑模观测器,该方法基于可变滑模增益的传统符号函数构建电流观测器,采用反电势观测器提取反电动势信号,并利用锁相环方式估算转子位置和转速。为了验证改进方法的有效性,利用Matlab/Simulink建立了基于滑模观测器的BLDCM无位置传感器控制系统仿真模型,对传统滑模观测器和改进滑模观测器进行了仿真对比。仿真结果表明,相比传统滑模观测器,基于改进滑模观测器的控制系统能够获得更好的转速和位置估计效果,从而实现良好的正弦波反电动势BLDCM无位置传感器矢量控制。最后,本文设计了基于STM32F103RCT6的BLDCM驱动控制器并搭建电机实验平台,并在此实验平台上对本文提出的改进滑模观测器算法进行验证。更多还原显示全部
