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1. 研究目的与意义

无刷直流电机是近年来随着电力电子技术的发展和新型永磁材料的出现而迅速发展成熟的一种新型电机。无刷直流电机以电子换向器代替机械电刷和换向器实现直流电机的换相，它既具备交流电动机的结构简单，运行可靠，维护方便等一系列优点，又具备直流电动机的运行效率高，调速性能好等诸多特点，同时克服了有刷直流电由于机械电刷和换向器的存在所带来的噪声，火花，无线电干扰以及寿命短等弊端。无刷直流电机还具备诸多独特优点，如重量轻，体积小，动态性能好，输出力矩大，设计简单等特点，故其应用遍及各个领域，具有广泛的前景。

无刷直流电机之所以能够自同步运行且具有良好的调速性能，是因为其逆变器功率器件的导通与关断取决于转子的位置，因此转自位置信号的控制中是必不可少的。传统的无刷直流电机大多以霍尔元件或其他位置检测元件作为位置传感器，以光电码盘为速度检测元件，安装在电机内部。

随着科技的高速的发展，各类用于电机控制的高性能的单片机及数字信号处理器（dsp）的功能越来越丰富，运算速度也有了质的飞跃，而且价格也越来越低廉。从目前的发展趋势来看，以dsp为核心的控制电路将代表无刷直流电机控制器的发展方向。当中就以美国t1公司出品的dsp芯片最为广泛应用，其内部具有电机控制的单元，功能强大，并且内部具有数字信号处理单元以及高速的数模转换单元，在上述的硬件基础上，完全可以实现性能优良的实时控制算法，编写完善的监控软件，将其应用在无位置传感器无刷直流电机控制系统中，可以提高系统的控制精度和实时性，进而能有效提高电机启动时的负载能力，扩大其应用范围。所以，基于dsp的无位置传感器无刷直流电机控制系统的研究具有重要的现实意义和广泛的发展前景。

2. 国内外研究现状分析

控制系统是电动车电气系统的核心，不仅对电动车的随车能量实施管理，而且通过接受各种信号，对电机的运转进行调控。目前，在国内大多数智能电动车控制器的生产厂家所采用的控制器电源原理基本相似，既有刷和无刷电机都采用脉冲宽度调制（pwm）的方式调速，但是由于所采用的主控制芯片和周边元器件有差异，不同厂家的电路设计和工艺水平也差别较大，从而使控制器的功能和性能大不相同。控制器是由周边器件和单片机组成。周边器件是实现系统输入。输出功能的期间，它们是放大器，传感器，桥式开关电路，以及辅助单片机或专用集成电路完成控制过程的器件；单片机负责信号译码，锯齿波生成和脉宽调制。

在控制系统设计中，利用脉宽调制原理控制直流无刷电机的速度。同时，应用了回馈制动的技术，将制动能量回馈到电网对蓄电池进行充电，从而大大节省了能源，提高了利用率。

传统上把具有梯形波反电势的永磁同步电机称为直流无刷电机。直流无刷电机的转矩控制需要转子位置信息来实现有效的定子电流控制。而且，对于转速控制，也需要速度信号，使用位置传感器是直流无刷电机矢量控制的基础，但是，位置传感器的存在也给直流无刷电机的应用带来很多的缺陷与不便 ：首先，位置传感器会增加电机的体积和成本；其次，连线众多的位置传感器会降低电机运行的可靠性，即便是现在应用最多的霍尔传感器，也存在一定程度的磁不敏感区；再次，在某些恶劣的工作环境、例如在密封的空调压缩机中，由于制冷剂的强腐蚀性 ，常规的位置传感器根本无法使用；最后，传感器的安装精度还会影响电机的运行性能，增加了生产的工艺难度。

　　无位置传感器控制技术是近30年来无刷直流电机（bldcm）研究的一个重要方向。论述了国内外bldcm无位置传感器控制的研究现状。着重介绍了目前应用和研究较多的几种常规方法的基本原理、实现途径、应用场合以及优缺点等，并对它们作了综合分析和比较。 无位置传感器控制就是在没有机械式位置传感器的情况下进行的控制。此时，作为逆变器开关换向导通时序信号的转子位置信号仍然是必不可少的，只不过不再由位置传感器来提供，而应该由新的位置信号检测措施来代替，即以提高电路和控制的复杂性来降低电机结构的复杂性。

3. 研究的基本内容与计划

1.在详细分析无位置传感器无刷直流电动机控制原理的基础上，提出具体的控制策略。

2.基于matlab7，建立无位置传感器无刷直流电动机转速控制系统虚拟原型，进行计算机仿真，评估控制方案的可行性及其性能指标。

3.控制系统硬件电路设计，包括基于智能功率模块的驱动电路设计及基于tms的控制电路设计。

4. 研究创新点

这个控制系统真正实现了对实验样车的良好控制, 操作方便, 运行可靠。并且由于采用能量制动回馈的方法, 提高了能源利用效率, 实现了环保性与经济性。

电动汽车以其结构简单、噪声小、无废气排放、能源利用率高等优点将

成为21 世纪未来最有市场的交通工具。1）此类测距限速装置在国内的车辆上