TIEZDSP2407A主导的无传感器直流无刷电机控制技术提升与系统开发

本篇硕士论文主要探讨了无刷电机驱动设计与实现中的重要课题——无传感器（sensorless）控制技术。论文以国立台湾科技大学的電機工程系为背景，研究生张嵩煜在刘昌焕博士的指导下，针对永磁式直流无刷电机进行深入研究。 无刷电机因其构造简单、坚固、体积小和免维护等机械优势，通常在工业应用中表现出与直流电机相当的性能。然而，为了精确控制转速，传统方法往往在转子轴上安装传感器，实时监测转速并将其信号反馈给控制器。这种方法虽然有效，但在考虑节省成本和减小体积的需求时，无传感器控制（sensorless control）显得更具吸引力，因为它能避免额外的传感器装置。 论文的核心技术是采用TI公司的TIEZDSP2407A数字信号处理芯片作为控制系统的核心，结合ALTERAFPGA的数字电路板处理硬件信号，并设计了一套DSP-FPGA混合式的控制系统。该系统的关键创新在于利用反电动势检测来替代昂贵的霍尔元件，从而降低成本。通过不依赖于电流传感器和A/D转换器，实现了无传感器驱动技术，提高了系统的经济性。 启动无刷电机时，首先进行开环运行，待转速足够快，反电动势显著后，可以准确检测。通过调整脉宽调制（PWM）周期，使马达端电压与反电动势同步，借此确定转子动态位置，进行换相，并估算转子速度，进而实现闭环速度控制。论文提出两种无传感器控制模式：基于PWM OFF量测基准和PWM ON量测基准。在低转速情况下，论文引入前置电路来消除二极管的正向压降，提高低速时零交越点检测的准确性；而在高转速时，通过选择较小的限流电阻，减少RC充电放电效应，进一步优化了控制性能。 本论文对无传感器控制技术进行了深入研究和实际应用，尤其是在反电动势零交越点检测方面的创新，不仅提升了电机驱动系统的性能，而且对于推动无传感器控制技术在工业领域的广泛应用具有重要意义。关键词包括无传感器控制、反电动势检测、零交越点检测和数字信号处理，显示出作者在这方面的专业深度和研究成果。