航空背景下的全数字BLDC电机控制系统设计与仿真

全数字高性能无刷直流电动机控制系统的研究是一个前沿课题，着重于利用最新的科技进展推动电机领域的创新。本研究由南京航空航天大学的李金飞硕士在电力电子与电力传动专业指导下进行，以航空航天等领域的广泛应用为背景。随着稀土永磁材料的进步和电力电子技术的发展，无刷直流电机（BLDC）因其高效率、高性能和广泛的调速范围，成为重点关注的对象。 研究首先回顾了无刷直流电机的历史和发展趋势，深入剖析了其工作原理和数学模型。关键环节是针对五种不同的PWM（脉宽调制）斩波方式进行了详细的比较和分析，特别是探讨了非导通相电流拖尾现象，这在电机性能的稳定性和转矩脉动抑制中起着重要作用。作者选择了电流和速度双闭环控制策略，采用PI控制器设计调节器，通过Matlab/Simulink进行系统仿真，验证了控制方案的可行性和有效性。 在理论和仿真验证的基础上，李金飞设计并制造了一台850W的全数字无刷直流电动机控制系统原型，核心采用了TI公司的TMS320F2812 DSP芯片，主功率逆变模块由功率MOSFET构建的三相桥式电路和IR3120驱动芯片组成。系统软件采用模块化C语言编程，通过CAN总线实现与上位机的实时通信，能够实时监控和控制电机状态。 实验结果显示，系统在五种PWM斩波方式下有效地抑制了拖尾电流，同时对速度调节器进行了优化，确保了系统具有出色的动态和静态性能。实验数据验证了理论分析和仿真的准确性，为后续的深入研究和实际应用提供了坚实的基础。关键词包括无刷直流电机、全数字控制、DSP技术、四象限运行、PWM斩波控制以及拖尾电流的管理。这一研究对于提升电机控制系统的性能和可靠性，推动相关产业向更高精度和效率发展具有重要意义。