永磁无刷直流电机直接转矩控制系统系统设计开题报告

 2023-10-11 03:10

1. 研究目的与意义

无刷直流电机作为电能量转换装置,与人们的日常生活紧密相连。由于无刷直流电机的调速优越,体积小、重量轻、效率高、不存在励磁损耗等优点从而得到了广泛的应用。目前无刷直流电机凭借着其优势已经在很多领域取代了其他传统的电机,随着需求的变化,在一些医疗、科研、精密加工领域,无刷直流电机不再只是提供动力支持,还需要具有一定的控制作用,而对于无刷直流电机的控制方法的选择直接关乎到控制系统的运行好坏。评判一个控制系统的优良无外乎在于其稳态误差要尽量小,超调量也要小,调节时间要尽量短。

bldc电机的转动脉动主要分为齿槽转矩脉动和换相转矩脉动。其中齿槽转矩脉动是由电机本体结构设计问题造成的非理想梯形波反电动势引起的转矩脉动,其主要抑制方式是在电机本体设计中进行优化。换相转矩脉动主要因为bldc电机的定子绕组为感性,其中的相电流不能突变,导致电机换相中导通相绕组相电流的上升速率和关断相绕组相电流下降速率不同,从而引发转矩脉动。

本课题研究的无刷直流电机直接转矩控制系统,控制系统设计简单,响应速度快,调节能力强,通过对瞬时转矩的直接控制,能有效减小转矩脉动同时省去了大量的计算过程。与此同时无刷直流电机在较小的尺寸情况下依然能提供较大的转矩,在合适的控制系统下能够很好的适应多种多样的场景需求,在一些工业产品上还可以很好的压缩成本。

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2. 研究内容和预期目标

研究内容:

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3. 研究的方法与步骤

(1) 研读任务书,查阅相关资料了解无刷直流电机的结构特点和电机原理。

(2) 针对电机进行相关的控制方案设计:建立数学模型,分析关键控制变量 ,设计控制方案主要为三部分:pi速度控制算法,pwm电压调制算法、换相控制算法。

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4. 参考文献

[1] dasari m,reddy a s, kumar m v. a comparative analysis of converters performance usingvarious control techniques to minimize the torque ripple in bldc drivesystem[j]. sustainable computing: informatics and systems, 2022, 33: 100648.

[2] bharanighav, shuaib y m. minimization of torque ripples with optimized controller basedfour quadrant operation amp; control of bldc motor[j]. advances inengineering software, 2022, 172: 103192.

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5. 计划与进度安排

2024年2月20日-2024年3月5日,有针对性的学习课题相关资料,学习相关学科的基础知识,熟悉单片机(或plc、dsp等其他控制器)的使用。

2024年3月6日-2024年3月19日,系统matlab建模与软件仿真研究。

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