稀土永磁无刷直流电机的计算机控制技术研究
摘要
稀土永磁无刷直流电机是近年来迅速发展起来的一项新技术、新产品。它集有刷直流电机和交流异步电机的优点于一身，并很好地克服了上述二种电机的不足之处，因而得以日趋广泛的应用。
本文在参考有关资料的基础上，结合作者的工作实践，对稀土永磁无刷直流电机的计算机控制技术进行了比较深入、系统的研究。
论文首先简要阐述了稀土永磁无刷直流电动机的基本构成与工作原理，然后讨论了其控制策略；
接着，介绍了无转子位置传感器稀土永磁无刷直流电动机的原理特点及其控制方法，给出了一种基于专用集成电路TDA5140A的开、闭环控制系统设计方案；
然后，详细介绍了电梯门机用稀土永磁无刷直流电动机调速系统，分别阐述了系统总体方案设计、控制系统硬件设计、软件设计和软件仿真；
另外，论文在分析了电动汽车用电机的技术特点、控制规律之后，提出了电动汽车用稀土永磁无刷直流电机的双向控制方法，研究了AC／DC双向变换器的构成方案；
论文最后探讨了稀土永磁无刷直流电机及相关技术的发展前景。
Rare earth permanent magnet brushless direct current motor (REPM BLDCM) is a novel technology as well as a new product that has been rapidly developed in recent years. It not only incorporates the advantages of traditional DC motor and asynchronous alternating current motor, but also gets over both of their deficiencies. Therefore REPM BLDCM is getting more and more widely used.
Referring to relevant datum, and based on the author's work practice, this dissertation carries out a comparatively penetrative and systematical study on the computer control technology applied to REPM BLDCM.
First in this paper, the essential makeup and work principle of the motor system is briefly expatiated. Then its control strategies are discussed;
In succession, the thesis introduces the characteristics and control methods of a particular kind of REPM BLDCM, which has no position sensor on its rotor. Also, it gives a design project of both open loop and close loop control system of such kind of motor, based on ASIC TDA5140A;
Afterwards, the timing system of elevator door drive device adopting REPM BLDCM is introduced in detail, presenting the overall system project design, hardware and software design of the control system, and software imitation;
In addition, after analyzing the technique peculiarities of motor used in electric vehicles (EV), the discourse brings forward a dual-direction control means for EV composed of REPM BLDCM, researching into the structure of AC/DC type dual-direction converter;
At the end of this paper, the foreground of REPM BLDCM and its relevant technologies is described.
本文在参考有关资料的基础上，结合作者的工作实践，对稀土永磁无刷直流电机的计算机控制技术进行了比较深入、系统的研究。
论文首先简要阐述了稀土永磁无刷直流电动机的基本构成与工作原理，然后讨论了其控制策略；
接着，介绍了无转子位置传感器稀土永磁无刷直流电动机的原理特点及其控制方法，给出了一种基于专用集成电路TDA5140A的开、闭环控制系统设计方案；
然后，详细介绍了电梯门机用稀土永磁无刷直流电动机调速系统，分别阐述了系统总体方案设计、控制系统硬件设计、软件设计和软件仿真；
另外，论文在分析了电动汽车用电机的技术特点、控制规律之后，提出了电动汽车用稀土永磁无刷直流电机的双向控制方法，研究了AC／DC双向变换器的构成方案；
论文最后探讨了稀土永磁无刷直流电机及相关技术的发展前景。
Rare earth permanent magnet brushless direct current motor (REPM BLDCM) is a novel technology as well as a new product that has been rapidly developed in recent years. It not only incorporates the advantages of traditional DC motor and asynchronous alternating current motor, but also gets over both of their deficiencies. Therefore REPM BLDCM is getting more and more widely used.
Referring to relevant datum, and based on the author's work practice, this dissertation carries out a comparatively penetrative and systematical study on the computer control technology applied to REPM BLDCM.
First in this paper, the essential makeup and work principle of the motor system is briefly expatiated. Then its control strategies are discussed;
In succession, the thesis introduces the characteristics and control methods of a particular kind of REPM BLDCM, which has no position sensor on its rotor. Also, it gives a design project of both open loop and close loop control system of such kind of motor, based on ASIC TDA5140A;
Afterwards, the timing system of elevator door drive device adopting REPM BLDCM is introduced in detail, presenting the overall system project design, hardware and software design of the control system, and software imitation;
In addition, after analyzing the technique peculiarities of motor used in electric vehicles (EV), the discourse brings forward a dual-direction control means for EV composed of REPM BLDCM, researching into the structure of AC/DC type dual-direction converter;
At the end of this paper, the foreground of REPM BLDCM and its relevant technologies is described.
引文
〖1〗张琛，无刷直流电动机原理及应用，机械工业出版社，1996年4月。
〖2〗李仲明、刘卫国等，稀土永磁电机，国防工业出版社，1999年7月。
〖3〗[日]正田英介，电机电器，科学出版社OHM社，2001年6月。
〖4〗[日]三浦宏文，机电一体化实用手册，科学出版社OHM社，2001年8月。
〖5〗孙涵芳，Intel 16位单片机，北京航空航天大学出版社，1995年11月。
〖6〗谭建成，电机控制专用集成电路，机械工业出版社，1999年7月。
〖7〗PHILIPS , TDA514OA Brushless DC motor driver circuit , April 1994.
〖8〗陈桂明等，应用MATLAB建模与仿真，科学出版社，2001年3月。
〖9〗张航等，精通MATLAB6，清华大学出版社，2002年6月。
〖10〗卫程军，Intel 80C196单片机应用实践与C语言开发，北京航空航天大学出版社，2000年11月。
〖11〗陈伯时，电力拖动自动控制系统，机械工业出版社，1995年5月。
〖12〗胡崇岳，现代交流调速技术，机械工业出版社，1998年10月。
〖13〗金先级，机电系统的计算机仿真，清华大学出版社，1991年5月。
〖14〗季小尹，高精度稀土永磁无刷直流陀螺电机优化设计及锁相稳速控制的研究，西北工业大学硕士学位论文，1986年3月。
〖16〗王国才，直接转矩控制电梯门机调速系统仿真研究，西北工业大学硕士学位论文，2002年3月。
〖17〗申虎，电梯门机控制系统的研制，西北工业大学硕士学位论文，2002年3月。
〖18〗孙明迪等，单片机控制无刷直流电动机速度伺服系统，北京航空航天大学学报，第3卷第4期，2000年8月。
〖19〗李成、邹建华，基于MC33035的小功率无刷电机PWM系统，电气传动自动化，第22卷第6期，2000年12月。
〖20〗闵庆云等，电动汽车用永磁无刷直流电机的控制与驱动，中小型电机，
第25卷 第4期，1998年。
〖21〗张万峰，电动汽车的电动机驱动及控制技术发展概况，微电机，第30卷第2期，1997年。
〖22〗宗毅等，关于80C196KB单片机的使用，武汉化工学院学报，第22卷 第1卷，2000年3月。
〖23〗何子良，电梯控制技术的发展，中国电梯，第三期，1998年。
〖24〗伍晓红、商立群，计算机控制技术的发展及应用，现代电子技术，第2期，1998年。
〖25〗韩华成，德力西中航公司隆重推出稀土永磁无刷电机，中国机电工业，第5期，2002年。
〖25〗李烨、严欣平，永磁无刷电动机技术发展水平及应用前景，微电机，第34卷第1期，2001年。
〖26〗王兴华、陈瑜，杨乐梅，无刷直流电动机的单片机控制，山东工业大学学报，第30卷第4期，2000年8月。
〖27〗谢运祥，一种简易的无刷直流电机微机控制系统，微电机，第34卷 第1期，2001年。
〖28〗杨彬、江建中，永磁无刷直流电机调速系统的仿真，上海大学学报(自然科学版)，第7卷第6期，2001年12月。
〖29〗游琳娟、吴汉光雷顿森，电动车电机及其控制技术的发展，中小型电机，第28卷第1期，2001年。
〖30〗刘刚、王宏雁，电动车电机及其控制技术的发展，上海汽车，1997年8月。
〖31〗邓隐北、娄彦珍，电动汽车的电机驱动系统，河南交通科技，第19卷第2期，1999年4月。
〖2〗李仲明、刘卫国等，稀土永磁电机，国防工业出版社，1999年7月。
〖3〗[日]正田英介，电机电器，科学出版社OHM社，2001年6月。
〖4〗[日]三浦宏文，机电一体化实用手册，科学出版社OHM社，2001年8月。
〖5〗孙涵芳，Intel 16位单片机，北京航空航天大学出版社，1995年11月。
〖6〗谭建成，电机控制专用集成电路，机械工业出版社，1999年7月。
〖7〗PHILIPS , TDA514OA Brushless DC motor driver circuit , April 1994.
〖8〗陈桂明等，应用MATLAB建模与仿真，科学出版社，2001年3月。
〖9〗张航等，精通MATLAB6，清华大学出版社，2002年6月。
〖10〗卫程军，Intel 80C196单片机应用实践与C语言开发，北京航空航天大学出版社，2000年11月。
〖11〗陈伯时，电力拖动自动控制系统，机械工业出版社，1995年5月。
〖12〗胡崇岳，现代交流调速技术，机械工业出版社，1998年10月。
〖13〗金先级，机电系统的计算机仿真，清华大学出版社，1991年5月。
〖14〗季小尹，高精度稀土永磁无刷直流陀螺电机优化设计及锁相稳速控制的研究，西北工业大学硕士学位论文，1986年3月。
〖16〗王国才，直接转矩控制电梯门机调速系统仿真研究，西北工业大学硕士学位论文，2002年3月。
〖17〗申虎，电梯门机控制系统的研制，西北工业大学硕士学位论文，2002年3月。
〖18〗孙明迪等，单片机控制无刷直流电动机速度伺服系统，北京航空航天大学学报，第3卷第4期，2000年8月。
〖19〗李成、邹建华，基于MC33035的小功率无刷电机PWM系统，电气传动自动化，第22卷第6期，2000年12月。
〖20〗闵庆云等，电动汽车用永磁无刷直流电机的控制与驱动，中小型电机，
第25卷 第4期，1998年。
〖21〗张万峰，电动汽车的电动机驱动及控制技术发展概况，微电机，第30卷第2期，1997年。
〖22〗宗毅等，关于80C196KB单片机的使用，武汉化工学院学报，第22卷 第1卷，2000年3月。
〖23〗何子良，电梯控制技术的发展，中国电梯，第三期，1998年。
〖24〗伍晓红、商立群，计算机控制技术的发展及应用，现代电子技术，第2期，1998年。
〖25〗韩华成，德力西中航公司隆重推出稀土永磁无刷电机，中国机电工业，第5期，2002年。
〖25〗李烨、严欣平，永磁无刷电动机技术发展水平及应用前景，微电机，第34卷第1期，2001年。
〖26〗王兴华、陈瑜，杨乐梅，无刷直流电动机的单片机控制，山东工业大学学报，第30卷第4期，2000年8月。
〖27〗谢运祥，一种简易的无刷直流电机微机控制系统，微电机，第34卷 第1期，2001年。
〖28〗杨彬、江建中，永磁无刷直流电机调速系统的仿真，上海大学学报(自然科学版)，第7卷第6期，2001年12月。
〖29〗游琳娟、吴汉光雷顿森，电动车电机及其控制技术的发展，中小型电机，第28卷第1期，2001年。
〖30〗刘刚、王宏雁，电动车电机及其控制技术的发展，上海汽车，1997年8月。
〖31〗邓隐北、娄彦珍，电动汽车的电机驱动系统，河南交通科技，第19卷第2期，1999年4月。