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本科生毕业论文（设计）
题目：电机控制系统研究
学习中心：奥鹏学习中心
层次：专科起点本科
专业：土木工程
年级：2013年秋季
学号：131180403873
学生：
指导教师：王彥
完成日期：2014 年7 月3 日
通常我们靠霍尔元件来得到转子的位置，然而传感器有一些缺点，比如增加了成本占空间，附加了传感器电路对温度不稳定，除此之外，它不能用于在一些恶劣的环境中。
由于无位置传感器技术能解决上述问题，因此吸引了各国科研工作者研究的兴趣。
根据方案进行了硬件电路设计，以DSP芯片TMS320F240为核心的控制单元，研究了无刷直流电机调速系统，IGBT模块以及驱动单元，相电压及电流检测单元，速度给定环节，轴角编码检测单元，主电源、驱动及控制电源回路，故障检测和保护环节，电机姿态显示单元分别进行了阐述。
特别是直流无刷电机的原理、控制方案以及以IGBT模块的具体应用。
关键词：无刷直流电机；控制系统；异步电机
容摘要1
引言3
1 电机控制系统介绍4
1.1 电机控制系统的基本组成选题的目的和意义4
1.2直流电动机控制的发展历史4
1.3永磁无刷直流电机的国外研究概况4
1.4本课题主要研究容4
2 电机调速系统5
2.1电机控制系统的基本组成5
2.2 电动机5
2.3 功率放大与变换装置5
2.4 控制器5
3 三相异步电动机原理7
3.1 概述7
3.2 三相异步电动机的基本组成7
3.3 三相异步电动机的工作原理7
3.4 三相异步电动机的特点7
3.5 三相异步电动机的主要应用7
3.6 三项异步电机的定期检修7
4 总结7
参考文献8
引言
本论文以永磁无刷直流电动机的原理、结构为理论墓础，研究永磁无刷电机的系统结构、控制规律，接着分别提出了基于DSP技术的有位置传感器和无位置传感器控制方案。
根据方案进行了硬件电路设计，以DSP芯片TMS320F240为核心的控制单元，研究了无刷直流电机调速系统，IGBT模块以及驱动单元，相电压及电流检测单元，速度给定环节，轴角编码检测单元，主电源、驱动及控制电源回路，故障检测和保护环节，电机姿态显示单元分别进行了阐述。
特别是直流无刷电机的原理、控制方案以及以IGBT模块的具体应用。
1 电机控制系统介绍
1.1 电机控制系统的基本组成选题的目的和意义
永磁无刷直流电机是一种电子电动机。
随着电力电子技术的发展，许多新型的高性能半导体功率器件，如GTR、MOSFET、IGBT等相继出现以及高性能永磁材料，如稀土永磁材料的问世，为无刷直流电动机的广泛应用奠定的基础, 它由直流电源经过逆变器、位置检测装置向电动机供电，因而既保持了直流电机的优良特性，又改善了有刷直流电机效率低、耗电多、噪音大、维护困难、使用寿命短等运行状况。
电机系统属环保节能型产品，是国家产业政策支持的高新技术项目，正处在产品成长期，具有广阔的市场前景。
无刷永磁直流电机正在以其特有的优势不断蓬勃发展。
1.2直流电动机控制的发展历史
1.3永磁无刷直流电机的国外研究概况
20世纪七十年代以来，随着电力半导体工业的飞速发展，许多新型的全控型半导体功率器件如GTR、MOSFET、IGBT等相继问世，加上新型高磁能积永磁材料陆续出现均为无刷直流电动机的广泛应用奠定了坚实的基础，随着电机本体及其1.4本课题主要研究容
目前，直流无刷电机的控制有带位置传感器、无位置传感器以及智能控制三种。
三、智能控制
智能控制是控制理论发展的高级阶段，一般包括模糊控制、神经网络控制、专家系统等。
智能控制系统具有自学习、自适应、自组织等功能，能够解决模型不确定性问题、非线性控制问题以及其它较复杂的问题。
严格来说，BLDCM是一个多变量、非线性、强耦合的对象，因此利用智能控制可以取得较满意的控制结果。
目前，已有许多较为成熟的智能控制方法应用于直流无刷电动机控制，例如:模糊控制和PID控制相结合的Fuzzy-PID控制、模糊控制和神经网络相结合的复合控制、隶属度参数经遗传算法优化的模糊控制、单神经元自适应控制等。
2 电机调速系统
2.1电机控制系统的基本组成
电机控制系统的基本组成框图如图1.1所示。
图1.1 电机控制系统的组成框图
2.2 电动机
2.3 功率放大与变换装置
2.4 控制器
1.模拟控制器：模拟控制器常用运算放大器及相应的电气元件实现，具有物理概念清晰、控制信号流向直观等优点，其控制规律体现在硬件电路和所用的器件上，因而线路复杂、通用性差，控制效果受到器件性能、温度等因素的影响。
2.数字控制器：硬件电路标准化程度高、制作成本低、而且不受器件温度漂移的影响。
控制规律体现在软件上，修改起来灵活方便。
此外，还拥有信息存储、数据通信和故障诊断等模拟控制器无法实现的功能。
3 三相异步电动机原理
3.1 概述
三相异步电机是靠同时接入380V三相交流电源（相位差120度）供电的一类电动机，由于三相异步电机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速旋转，存在转差率，所以叫三相异步电机
3.2 三相异步电动机的基本组成
3.3 三相异步电动机的工作原理
3.4 三相异步电动机的特点
3.5 三相异步电动机的主要应用
3.6 三项异步电机的定期检修
4 总结
通过研究得出以下结论:
(1)通过本文的分析可以看出，采用dsp技术的永磁无刷电动机的电力推
进系统可高效率地提供对象运动的所有必须方式：启动、运行、反向、全速度围的平滑调节、制动。
(2)本文所述的智能功率模块，作为主回路逆变器的开关器件采用IPM
模块大大简化了主回路的设计，同时也方便了与DSP芯片的信号接口，提高系统的电磁兼容性。
目前，IPM模块还只是应用于中小功率场合，大功率场合的产品也在逐步推出，但是对于本系统的设计来说，IPM模块已经完全满足要求。
(3)对于无刷电机的有位置传感器控制，关键是对于位置信号的监测，能够根据转子位置发出准确的换相信号。
采用高速DSP芯片就可以解决对于三相位置跳变的捕获问题，并且根据位置信息控制逆变器的工作模式，使电机旋转。
电机的正反转控制主要根据电机的换相原理，通过软件改变绕组的通电顺序，实现平稳换向。
本系统的设计尚存在一些不足之处，主要是对于系统的参数设计，软件设计还需要进一步的研究。
另外，本系统是以小容量永磁无刷直流电动机作为控制对象进行设计的，对于大功率的推进系统设计，在电机启动控制、转矩控制等方面还需要做很多工作。
参考文献
[1] ABB 电气传动系统，ACS510 变频器手册，2007.
[2] GF公司,GFSIGNET仪表技术手册,2010.。