無刷直流電機一體化仿真的研究.pdf

1、無刷直流電機（Brushless dc motor，簡稱BLDC）控制系統(tǒng)，是包含了控制策略、電機本體結構、電力電子裝置等方面于一體的機電一體化系統(tǒng)，這種系統(tǒng)有著結構簡單、投入少，性能良好等特點，現(xiàn)今已經在軍事、航天、家用等領域獲得了較為廣泛的應用。
　　目前對無刷直流電機的研究一般只側重控制策略或者是基于電機本體的研究設計，但是，無刷直流電機的運行還需要將電機本體與控制器結合在一起的驅動控制系統(tǒng)。因此只單單對電機的磁場進行研究或

2、是只了解控制策略并加以學習，是不能精確的反映出電機的本體特性和控制性能。針對這一問題，本文提出了一種建立電機本體、功率驅動電路以及控制策略的一體化仿真系統(tǒng)，為研究電機的控制性能與電機的本體設計提供一個仿真平臺。
　　首先，為了提升設計方案的可靠性、降低設計成本,本課題選用磁路法和有限元相結合的分析軟件ANSYS Rmxprt來對所設計出的電機模型進行檢驗。根據(jù)各項額定參數(shù)，結合開始設定的各項結構的尺寸進行對磁路的計算，根據(jù)定、轉子

3、和氣隙磁密公式所計算出來的值，對設定的參數(shù)進行改變，最后確定出電機的設計方案。借助軟件進一步對設計方案的性能進行驗證和分析,檢查仿真出的結果是否符合設計要求。其次，了解PID控制與模糊自整定PID控制的控制策略，運用SIMULINK軟件對控制器系統(tǒng)進行編寫，完成了基于模糊自整定PID控制的速度控制器的設計。在考慮電力電子器件的開關特性基礎上，進行了電機控制算法的仿真研究，并對系統(tǒng)進行了驗證。最后，針對 Matlab環(huán)境下功率器件的數(shù)學模

4、型理想化的問題，Maxwell中電機本體模型準確但是驅動控制電路理想化的特點，以 Simplorer為連接的橋梁，搭建了在 Maxwell、Simplorer、Simulink三個環(huán)境下對無刷直流電機的一體化仿真系統(tǒng)。
　　結果表明，這種仿真系統(tǒng)，能精確、方便的建立具有非線性性能的無刷直流電機本體模型，同時對電機內部電磁場的變化進行有限元分析；能模擬系統(tǒng)中功率變換器開關器件的開關特性；能便捷、實時的表達出無刷直流電機的控制器性能。