无刷直流电机控制研究+Matlab仿真模型(3)
关于转矩波动抑制的问题比较复杂，不在本文讨论的范围内，所以不多加叙述。
1.3 设计主要内容
本文共分为四章，主要针对无刷直流电机的控制方法以及仿真进行研究。
第一章主要概述了无刷直流电机调速系统的研究背景与发展现状；第二章介绍了无刷直流电机的原理，简要介绍了脉宽调制原理和无刷直流电机控制；第三章对基于PWM控制技术的无刷直流电机调速系统进行了基本的硬件设计；第四章运用MATLAB\Simulink仿真设计了一个转速单闭环无刷直流电机可逆脉宽调速系统，对其进行仿真，并根据仿真结果分析研究的无刷直流电机的特点。
最后对全文进行了总结。
2.无刷式直流电动机的原理
2.1 无刷式直流电动机概述
无刷式直流电动机是同步电动机的一个分类，这就意着它的定子产生的磁场和转子产生的磁场是同频率的，所以无刷直流电机并不会产生普通感应电机的频差现象。无刷直流电机中又有单相、两相和三相电机之分，其定子线圈绕组的多少由不用的相类型所决定。在这里我们将集中讨论的是应用最为广泛的三相无刷式直流电机。直流无刷式电机主要组成部分：电动机本体、位置传感器（对于位置传感器检测方法）与电子开关线路，如图2-1所示。
图2-1 无刷式直流电动机工作原理
从图2.1可见，直流无刷式电动机组件主要由电动机本体位置传感器和电子开关线路三部分构成。其定子绕组一般制成多相，转子由永磁材料制成。电动机本体在结构上与永磁同步电动机相似，但没有笼型绕组和其它起动装置。其定子绕组一般制成多相(三相、四相、五相不等)，转子由永久磁钢按一定极对数(2p=2, 4,)组成。定子绕组分别与电子开关线路中相应的功率开关器件联接。位置传感器的跟踪转子与电动机转轴相联接。
当定子绕组的某一相通电时，该电流与转子永久磁钢的磁极所产生的磁场相互作用而产生转矩，驱动转子旋转。位置传感器则将转子磁钢位置信号变换成电信号，去控制电子开关线路，从而使定子各相绕组按一定次序导通，定子相电流随转子位置的变化而按一定的次序换相。由于电子开关线路的导通次序是与转子转角同步的，因而起到了机械换向器的换向作用。
因此平常所说的直流无刷电动机，就其基本结构而言，可以认为是一台由电子开关线路、电动机本体及位置传感器三部分组成的电动机系统。直流无刷式电动机的组成原理框图如图2.2
直流无刷电动机转子的永久磁钢与永磁有刷电动机中所使用的永久磁钢的作用相似，均是在电动机的气隙中建立足够的磁场。不同之处在于直流无刷电动机中永久磁钢安装在转子上，而普通永磁直流电动机是将磁钢安装在定子上。直流无刷电动机电子开关线路用来控制电动机定子上各相绕组通电的顺序和时间，主要由功率逻辑开关单元和位置传感器信号处理单元两部分组成。功率逻辑开关单元是控制电路的核心，它的功能是将电源的功率以一定逻辑关系分配给直流无刷电动机定子上各相绕组，以便使直流无刷电动机产生持续不断的转矩，而各相绕组导通顺序和时间主要取决于来自位置传感器的信号，但位置传感器产生的信号一般不能直接用来控制功率单元，常需要经过一定的逻辑处理后才能去控制功率单元。与有刷直流电动机区别的是:有刷直流电动机必须有一个滑动的接触机构--电刷和换向器，通过它们把电流反馈给旋转着的电枢。综上所述，构成直流无刷电动机的主要部件框图如图2.3所示。