基于锁相环的无刷电机控制系统
本文以无刷电机的驱动控制为背景，利用锁相环的闭环控制，并以MCU和锁相环芯片 CD74HC4046 为核心，设计了一种基于锁相环的无刷电机控制系统，实现对无刷电机进行高精度稳速控制。 首先，本文介绍了锁相环控制系统的工作原理，对系统中各环节的工作流程进行了描述。并对锁相环控制系统的各部分如：鉴频鉴相器、环路滤波器和压控振荡器进行了建模分析。环路滤波器的结构是围绕运算放大器来搭建的，目的是改善系统的动态性能。结合无刷电机的数学模型，最终通过Matlab仿真验证了控制系统的稳定性。 其次，对锁相环控制系统的模型和功能需求，确定控制系统的硬件结构，围绕MCU和锁相环芯片CD74HC4046来搭建电路，完成鉴频鉴相功能；并通过运算放大器搭建二阶滤波器实现环路滤波功能；通过MCU产生PWM驱动信号以及完成对应的换相逻辑；以专用的栅极驱动器和MOSFET构建系统的逆变电路；搭建门电路对霍尔传感器的输出信号进行处理等等。软件部分通过对MCU编程来完善控制系统上的各种功能，如对霍尔传感器输出信号的采集；输出PWM控制信号；对电流、电压信号的采样；电机的控制算法等。 最后，搭建了控制系统的实验平台来对系统的硬件电路进行调试，对PWM控制信号、相电压、相电流及电机的稳速、调速性能进行了测试，测试的结果表明，控制系统具有优秀的稳速、调速性能。在稳速时转速精度可以达到 0.498%，且对斜率为±5Hz/s的指令信号具有良好的追踪能力。本控制系统可以满足对转速精度需求较高的场合。
无刷电机;控制系统;硬件设计;软件开发;锁相环
渤海大学
硕士
检测技术与自动化装置
付莹
2021
中文
TM301.2
2023-09-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）