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研究生:洪建昇
研究生(外文):Chang-Sam Hong
論文名稱:直流無刷馬達正弦脈寬調變型驅動器研製
論文名稱(外文):Design and Implementation of Brushless DC Motor Drive with Sinusoidal Pulse Modulation
指導教授:羅永昌羅永昌引用關係
指導教授(外文):Yung-Chang Luo
學位類別:碩士
校院名稱:國立勤益科技大學
系所名稱:電機工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:97
中文關鍵詞:直流無刷馬達正弦脈寬調變馬達驅動器
外文關鍵詞:Brushless DC MotorSinusoidal Pulse ModulationMotor Drive
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本論文應用正弦脈寬調變技術以dsPIC30F4011建立直流無刷馬達驅動器,節能減碳為當今減緩地球暖化的有效方法之ㄧ,因此採用具有高運轉效率馬達作為機器設備的驅動裝置乃是必要的選項。直流無刷馬達因具有低噪音、高效能、高功率密度、以及保養維修容易等優點,已廣泛被應用於工業以及家電產品中。本論文依據直流無刷馬達本身霍爾元件所提供磁極資訊位置,應用簡易正弦脈寬調變法設計直流無刷馬達的脈寬調變驅動技術。整個系統規劃設計包含:P.I.控制器、SPWM(正弦脈寬調變)、保護電路…等之馬達驅動控制板。而在驅動器功率級板上主要是以Power MOSFET為核心,將控制板所產生的PWM觸發信號經功率放大後以驅動直流無刷馬達。
A brushless direct current motor (BLDCM) drive using sinusoid pulse width modulation (SPWM) skill based on dsPIC30F4011 is presented in this research. Today, reducing carbon emission and energy saving is a common view for environmental in the world. It is an essential tendency to select a motor with high efficiency. BLDCM provide with low noise, high power density, high efficiency, and less maintenance, which are widely used in industry and household appliances. In this research, the SPWM skill for BLDCM is established, which is according to the signals of the magnetic poles position that provided by hall elements in the motor. In the proposed BLDCM drive including PI controller, SPWM skill, inverter, protect circuit are established. The practical programs are realized by dsPIC4011 to confirm the proposed approach.

摘 要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
圖表索引 VIII
第一章 緒論 1
1.1研究動機 1
1.2研究背景與目的 2
1.3內容大綱 3

第二章 直流無刷馬達控制理論 5
2.1前言 5
2.2直流無刷馬達的換相原理 7
2.3三相直流無刷馬達的數學原理 8
2.4座標轉換 9
2.4.1三相靜止座標與兩軸任意旋轉座標之轉換 12
2.4.2 兩軸座標間的轉換 13
2.5三相直流無刷馬達數學模式 14
2.6三相直流無刷馬達的二軸模式 17
2.7使用SIMULINK建立永磁同步馬達的模型 18

第三章 直流無刷馬達驅動理論 21
3.1前言 21
3.2六步方波調變(PULSE AMPLITUDE MODULATION,PAM) 21
3.2.1六步方波調變120°導通方式 22
3.2.2六步方波調變180°導通方式 24
3.3正弦脈寬調變(SPWM) 25
3.4空間向量脈寬調變之原理(SVPWM) 29

第四章 PID控制器設計 35
4.1前言 35
4.2 PID控制器介紹 35
4.2.1比例控制器(PROPORTIONAL CONTROLLER) 36
4.2.2 I型控制器 37
4.2.3 D型控制器 38
4.3 控制器設計 39

第五章 直流無刷馬達驅動器之實驗系統 45
5.1前言 45
5.2數位訊號處理單元 47
5.2.1 dsPIC30F4011簡介 47
5.2.2 dsPIC30F4011實作程式規劃 50
5.3驅動器單元 54
5.3.1交流端EMI濾波器 55
5.3.2 AC/DC橋式整流器 57
5.3.3光耦合隔離器 57
5.3.4閘極驅動電路 58
5.3.5功率場效電晶體 60
5.3.6驅動功率電路設計 62
5.3.7保護電路 63
5.3.8切換式電源供應器 67
5.4直流無刷馬達正弦脈寬調變型驅動器之實驗驗證 70
5.4.1霍爾訊號 71
5.4.2 六步方波調變 71
5.4.3直流無刷馬達的正弦驅動控制 74

第六章 結論與未來展望 80
6.1結論 80
6.2未來展望 80
參考文獻 82

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