开题报告-基于反电动势法无刷直流电机控制系统建模与仿真.docx

开题报告-基于反电动势法无刷直流电机控制系统建模与仿真开题报告 电气工程及自动化 基于反电动势法的无刷直流电机限制系统的建模与仿真 一、综述本课题国内外探讨动态，说明选题的依据和意义 无刷直流电机发展历程 20世纪30年头，一些学者起先研制采纳电子换向的无刷直流电机，为无刷直流电机的诞生供应了条件。但是由于当时的大功率电子器件还处于初级发展阶段，没能找到志向的电子换向器件，是的这种牢靠性差、效率地下的点击只能提留在试验室阶段，无法推广运用。1955，美国的Harrison和Rye首次胜利用晶体管换向线路代替电机机械电刷换向装置的专利，这就是现代无刷直流电机的雏形。其后经过反复不断试验和不断实践，借助霍尔元件实现电子换向的无刷电机最终在1962年问世，从而开创了无刷直流电机产品化的新纪元。随着电力电子工业的发展，很多新型的高性能半导体功率元件相继出现，为无刷直流电机的发展奠定了坚实的基础。1978年德国Mannesmann公司推出MAC无刷直流电机及其驱动系统，这标记着无刷直流电机正在进入好用阶段。20世纪90年头以后，计算机技术与限制理论发展非常快速，单片机，数字信号处理器（DSP），现场可编程门阵列（FPGA）、困难可编程逻辑器件（CPLD）等微处理器得到了空前的发展，指令速度和存储空间都有了质的飞跃，进一步推动了无刷直流电机的发展。此外，一些先进的限制策略和方法，如滑模变结构限制、模糊限制、质抗扰限制和自适应限制等，不断的被应用到无刷直流电机限制系统中。这些方法在肯定程度上提高了无刷直流电机限制系统在转矩波动抑制、转速动态和稳态响应以及系统抗干扰等方面的性能，扩大了直流无刷电机限制系统的应用范围，同时还丰富了相关限制理论的内涵。 无刷直流电机探讨现状 目前，国内外无刷直流电机的一般限制技术已经比较成熟，我国已经制定了GJB1863无刷直流电机通用规范。国外发达国家对无刷电机的探讨内容与中国大体相当，但美国与日本具有较先进的无刷直流电机制造与限制技术。特殊是日本在民用方面比较突出，而美国在军工方面更加先进。当前的探讨热点主要集中在以下三个方面：1：探讨无位置传感器限制技术以提高系统的牢靠性，并进一步缩小电机尺寸与重量；2：从电机设计和限制方法等方面动身，探讨无刷直流电机转矩波动抑制方法，从而提高其伺服精度，扩大其应用范围；3：设计牢靠、小巧、通用性强的集成化无刷直流电机限制器。 无位置传感限制技术主要通过电机内简单获得的电压或电流等信号，经过肯定的算法处理，得到转子的位置信号，也称为转子位置间接检测法。转子位置间接检测法包括：反电动势法、电感法、磁链法、续流二极管法、变电机结构法、观测器估计法、智能估计法。转矩波动抑制探讨是无刷直流电机限制系统中重要的课题。同其他电机一样，无刷直流电机的设计不行能完全避开齿槽效应、涡流效应等现象，因此齿槽转矩在无刷直流电机转矩波动抑制中须要考虑，通常可采纳斜槽和分数槽的方法对其进行抑制，效果较好。引起无刷直流电机转矩波动的缘由很困难，针对不同的状况可采纳相应的限制方法，各种方法都有自己的优缺点和适用场合。同时，现有的转矩波动探讨方法均是针对电机结构及限制方案提出的一些改善或补偿方法，并没有从根本上消退转矩波动，因而对于转矩波动抑制的探讨还有待于进一步深化。无刷直流电机限制器的发展同电器元件类似，经验了从分立元件限制方式到数字可编程集成电路限制方式的发展历程。一般采纳分立电子元器件设计的无刷直流电机限制器结构困难、体积较大，相应的牢靠性和通用性也较差，不利于批量生产。因此，对无刷直流电机的限制，当前主要采纳专用集成电路（ASIC）限制器、FPGA、单片机和DSP限制器等方式。反电动势法 在各种无位置传感器限制方法中，反电动势法是目前技术最成熟、应用最广泛的一种未知检测方法。该方法将检测获得的反电动势过零信号延迟30°电角度，得到6个离散的转子位置信号，为逻辑开关电路供应正确的换向信息，进而实现无刷直流电机的无位置传感器限制。目前，反电动势法的关键是如何检测反电动势过零点，国内外众多学者对反电动势法进行了深化探讨，已提出了端电压检测法、反电势积分法、反电势三次谐波法、续流二级管法以及线反电势法等多种检测方式。 无刷直流电机限制系统仿真 电机限制系统的探讨对硬件条件和试验水平要求较高，有些试验可能造成电机和试验设备损坏，这在肯定程度上增加了探讨成本，也给干脆试验带来很大困难，引入计算机仿真技术可以有效缓解上述冲突。计算机仿真技术在现代化电机限制系统中的应用，能促进探讨人员更加便利的设计和分析限制系统，对加快产品的研发速度和降低科研成本都具有重要意义。目前常用的电机限制系统仿真软件有MATLAB/Simulink、ASCL、SPICE、Saber等，其中Simulink应用较为广泛。Simulink具有特地的电机限制系统仿真工具包，其示例模型（demos）涵盖几乎全部常用的交、直流驱动系统类型，包括矢量限制、干脆转矩限制等高性能电机限制策略的建模。另外，Simulink友好的用户界面、简洁的操作方法和基于MATLAB的强大数据分析功能也为其应用创建了有力条件。 由于无刷直流电机具有高效率、长寿命、低噪声以及较好的转速-转矩特性等优点，在汽车、航空、家用电器等行业内等到了较好的发展。由此探讨无刷直流电机限制系统就具有了实际意义。此外，该课题有助于学生对电机结构工作原理的进一步了解，尤其是直流无刷电机。通过该课题，有助于驾驭电机仿真软件，为以后从事这方面工作奠定基础。 二、探讨的基本内容，拟解决的主要问题： 1、 驾驭基于反电动势法的无刷直流电机限制系统工作原理，并分析其驱动方式和限制策略。 2、驾驭无刷直流电机限制系统的拓扑结构、系统构成和工作原理，并对基于反电动势法的无刷直流电机限制系统进行建模与仿真。 3、应用前沿电力电子技术和先进限制理论，完成无刷直流电机的闭环限制与性能分析。 4、综合驾驭电气工程学科领域前沿的电力电子技术，及电力传动限制方面的基础理论和相关技术。 三、探讨步骤、方法及措施： 到图书馆查阅与课题相关的一些文献资料，驾驭无刷直流电机限制系统的主要内容（工作原理、拓扑结构、系统构成等）。 通过自主学习驾驭Matlab仿真软件 ，并基于反电动势法的无刷直流电机限制系统进行建模与仿真。 针对该课题查找最新工程实例，并对其进行分析，驾驭这项技术 整理资料，完成论文设计 四、参考文献 1 刘增磊，程小华. 无刷直流电动机发展与现状J，防爆电机，2007年第三期第42卷. 2 夏长亮. 无刷直流电机限制系统M. 北京：科学出版社，2009. 3 BYOUNG-KUK LEE, Advanced Simulation Model for Brushless DC Motor Drives J, Texas AM University, 2003. 4 张琛. 直流无刷电机原理及应用M，第2版. 北京：机械工业出版社，2004 5 张葛祥，李娜. MATLAB仿真技术与应用M，北京：清华高校出版社，2003 6 王永. “反电势法”无刷直流电机限制系统探讨D，硕士学位论文.南京：东南高校电气系，2004 7 王瑞光. 无刷直流电机无位置传感器限制的探讨D，硕士学位论文.哈尔滨：哈尔滨工业高校机械系，2006