无刷直流电机的控制研究

李利平，益斌，徐卫忠

(上海711研究所，上海 200090)

0 引言

无刷直流电机以其高效率、长寿命、低噪声以及较好的转速－转矩特性等优点，在汽车、航天、家用电器等行业得到了较好的发展。由于成本及技术等要求，目前电动跑步机采用无刷直流电机作为动力还是空白，受有关单位委托于研制出一种适合于大功率(＞1500W)无刷直流电机调速的控制器，该控制器输入电压范围位:AC 110～230 DC 170～320，转速控制范围为200～4000 r/min，调速精度为3%。

1 系统组成及控制结构

1.1 系统组成

该系统由控制部分和电机部分组成，系统框图如图1所示。控制部分主要由DSP处理器、集成IGBT功率驱动元件、HALL传感器的滤波整形以及人机接口等电路组成。而电机部分则在内部安装了能够感应磁场的HALL传感器。

图1 系统组成框图

1.2 无刷直流电机的控制结构

直流无刷电机是同步电机的一种，电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(P)影响:N=120f/P。在转子极数固定情况下，改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。直流无刷电机即是将同步电机加上电子式驱动器，控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正，以达到接近直流电机特性的方式。也就是说直流无刷电机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。直流无刷驱动器是通过将直流电压转换成3相电压来驱动电机。转换器一般由6个功率IGBT(Up/Vp/Wp/Un/Vn/Wn)(如图1)连接电机作为控制流经电机线圈的开关。……