无刷直流电机的本体建模及其驱动系统仿真研究

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

目 录 I

第一章 无刷直流电机驱动系统研究 - 1 -

1.1、无刷直流电机简介 - 1 -

1.1.1 无刷直流电机的基本结构 - 1 -

1.1.2  无刷直流电机的工作原理 - 3-

1.2、基于DSP的BLDC驱动系统 - 5 -

1.2.1 控制策略选择： - 5 -

1.2.2 硬件结构简图： - 6 -

第二章 无刷直流电机驱动系统的建模仿真 - 7-

2.1、电动机本体的建模 -7 -

2.1.1 无刷直流电机的数学模型 - 7 -

2.1.2 无刷直流电机本体的建模 - 9 -

2. 2、驱动系统建模 - 15 -

2.2.1 速度控制模块 - 17 -

2.2.2 参考电流模块 - 18 -

2.2.3 电流滞环控制模块 -20 -

2.2.4 电压逆变器模块 -22 -

第三章 仿真结果及分析 - 23 -

3.1 建模仿真参数设定 - 23 -

3.2 仿真环境输入值设定 - 23 -

3.3 仿真结果及分析 - 24 -

3.3.1 绕组电流仿真结果 - 24 -

3.3.2 反电动势仿真结果 - 25 -

3.3.3 转过角度及转子位置仿真结果 - 26 -

3.3.4 电机转速仿真结果 - 27 -

3.3.5 输出转矩仿真结果 - 28 -

第四章 总结 - 29 -

参考文献 - 30 -