無刷直流電機(jī)一體化仿真的研究.pdf

1、無刷直流電機(jī)（Brushless dc motor，簡(jiǎn)稱BLDC）控制系統(tǒng)，是包含了控制策略、電機(jī)本體結(jié)構(gòu)、電力電子裝置等方面于一體的機(jī)電一體化系統(tǒng)，這種系統(tǒng)有著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投入少，性能良好等特點(diǎn)，現(xiàn)今已經(jīng)在軍事、航天、家用等領(lǐng)域獲得了較為廣泛的應(yīng)用。
　　目前對(duì)無刷直流電機(jī)的研究一般只側(cè)重控制策略或者是基于電機(jī)本體的研究設(shè)計(jì)，但是，無刷直流電機(jī)的運(yùn)行還需要將電機(jī)本體與控制器結(jié)合在一起的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。因此只單單對(duì)電機(jī)的磁場(chǎng)進(jìn)行研究或

2、是只了解控制策略并加以學(xué)習(xí)，是不能精確的反映出電機(jī)的本體特性和控制性能。針對(duì)這一問題，本文提出了一種建立電機(jī)本體、功率驅(qū)動(dòng)電路以及控制策略的一體化仿真系統(tǒng)，為研究電機(jī)的控制性能與電機(jī)的本體設(shè)計(jì)提供一個(gè)仿真平臺(tái)。
　　首先，為了提升設(shè)計(jì)方案的可靠性、降低設(shè)計(jì)成本,本課題選用磁路法和有限元相結(jié)合的分析軟件ANSYS Rmxprt來對(duì)所設(shè)計(jì)出的電機(jī)模型進(jìn)行檢驗(yàn)。根據(jù)各項(xiàng)額定參數(shù)，結(jié)合開始設(shè)定的各項(xiàng)結(jié)構(gòu)的尺寸進(jìn)行對(duì)磁路的計(jì)算，根據(jù)定、轉(zhuǎn)子

3、和氣隙磁密公式所計(jì)算出來的值，對(duì)設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行改變，最后確定出電機(jī)的設(shè)計(jì)方案。借助軟件進(jìn)一步對(duì)設(shè)計(jì)方案的性能進(jìn)行驗(yàn)證和分析,檢查仿真出的結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求。其次，了解PID控制與模糊自整定PID控制的控制策略，運(yùn)用SIMULINK軟件對(duì)控制器系統(tǒng)進(jìn)行編寫，完成了基于模糊自整定PID控制的速度控制器的設(shè)計(jì)。在考慮電力電子器件的開關(guān)特性基礎(chǔ)上，進(jìn)行了電機(jī)控制算法的仿真研究，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證。最后，針對(duì) Matlab環(huán)境下功率器件的數(shù)學(xué)模

4、型理想化的問題，Maxwell中電機(jī)本體模型準(zhǔn)確但是驅(qū)動(dòng)控制電路理想化的特點(diǎn)，以 Simplorer為連接的橋梁，搭建了在 Maxwell、Simplorer、Simulink三個(gè)環(huán)境下對(duì)無刷直流電機(jī)的一體化仿真系統(tǒng)。
　　結(jié)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(jī)本體模型，同時(shí)對(duì)電機(jī)內(nèi)部電磁場(chǎng)的變化進(jìn)行有限元分析；能模擬系統(tǒng)中功率變換器開關(guān)器件的開關(guān)特性；能便捷、實(shí)時(shí)的表達(dá)出無刷直流電機(jī)的控制器性能。