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DSP两相无刷直流电机转速控制系统设计解析
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2017-11-02
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稀土永磁无刷直流电机采用高性能的稀土永磁材料和非接触换相技术，体积小，效率高，无电火花，工作可靠，同时又具有类似普通直流电动机的调速性能，广泛应用于航空航天、精密仪器和工业控制自动化等领域。无刷直流电机采用电子换相装置，没有机械电刷；采用永磁体转子，没有激磁损耗；发热的电枢绕组置于外围的定子上，散热性好，效率高，过载能力强，无换相火花，在高转速领域尤为适合，是高速电机的一个重点发展方向。
目前，在一些特殊领域，对电机体积、连线数目以及可靠性等方面有着严格要求，在这些场合，无位置传感器无刷直流电机（BLDCM）就成了理想的选择。课题利用DSP，CPLD等数字化设计技术构建了一个体积较小的高转速、高可靠性电机转速控制系统。系统采用两相无刷直流电机，以无位置传感器方式，用电机绕组的反电势作为信号，由CPLD生成电机换相时序，通过硬件启动和锁相环跟踪，实现对无刷直流电机的稳速控制。该系统具有结构和电子控制线路简单、运行可靠、维护方便等特点。
1 无刷直流电机的数学模型
以两相导通、三相星形六状态为例，无刷直流电机三相绕组的电压平衡方程为：
式中：uA，uB，uC为定子相绕组电压；eA，eB，eC为定子相绕组电动势；iA，iB，iC为定子相绕组电流；L为定子每相绕组自感；M为定子每两相绕组间的互感；R为三相定子电阻；p为微分算子。
由式（1）可以得到永磁无刷直流电动机的等效电路模型，如图l所示。
定子绕组产生的电磁转矩表达式为：
稀土永磁无刷直流电机采用高性能的稀土永磁材料和非接触换相技术，体积小，效率高，无电火花，工作可靠，同时又具有类似普通直流电动机的调速性能，广泛应用于航空航天、精密仪器和工业控制自动化等领域。无刷直流电机采用电子换相装置，没有机械电刷；采用永磁体转子，没有激磁损耗；发热的电枢绕组置于外围的定子上，散热性好，效率高，过载能力强，无换相火花，在高转速领域尤为适合，是高速电机的一个重点发展方向。
目前，在一些特殊领域，对电机体积、连线数目以及可靠性等方面有着严格要求，在这些场合，无位置传感器无刷直流电机（BLDCM）就成了理想的选择。课题利用DSP，CPLD等数字化设计技术构建了一个体积较小的高转速、高可靠性电机转速控制系统。系统采用两相无刷直流电机，以无位置传感器方式，用电机绕组的反电势作为信号，由CPLD生成电机换相时序，通过硬件启动和锁相环跟踪，实现对无刷直流电机的稳速控制。该系统具有结构和电子控制线路简单、运行可靠、维护方便等特点。
1 无刷直流电机的数学模型
以两相导通、三相星形六状态为例，无刷直流电机三相绕组的电压平衡方程为：
式中：uA，uB，uC为定子相绕组电压；eA，eB，eC为定子相绕组电动势；iA，iB，iC为定子相绕组电流；L为定子每相绕组自感；M为定子每两相绕组间的互感；R为三相定子电阻；p为微分算子。
由式（1）可以得到永磁无刷直流电动机的等效电路模型，如图l所示。
定子绕组产生的电磁转矩表达式为：
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