随着直流无刷电机应用领域的不断扩大,对控制系统的稳定性和实时性提出了更高的要求。以DSP芯片AD-MCF340为控制核心,设计了永磁无刷直流电机的控制系统,并给出了部分硬件电路图和控制软件流程图。该系统利用DSP芯片的快速运算功能和面向电机控制的专用外围设备,实现了电流、速度的全数字双闭环控制。研究结果表明,该系统稳定可靠,实时性良好,为永磁无刷直流电机的广泛应用提供了一定的理论参考依据和工程实际方法。

在理论上推导出电机性能的影响因素是科学设计电机的前提。为了在理论上推导出影响永磁无刷直流电机的电磁转矩和电磁效率的影响因素,并用虚拟仿真加以验证,按照电机学的粘性阻尼理论,结合电磁学基本原理推导了电磁转矩和电磁效率关于各设计变量的公式。通过公式可以发现,此类电机的电磁转矩和电磁效率可用多元函数来表达,两者的决定性因素是额定电压、平均半匝长系数、永磁体厚度、极数和气隙等设计参数,并且经过数学分析可以得到电磁转矩和效率关于各设计变量的变化趋势。为了进一步证实理论推导的正确性,ANSYS Electronics Desktop软件的RMxprt模块进行了此类电机性能影响因素的仿真分析,分析结果与理论研究基本一致。这些趋势可以为永磁无刷直流电机研发人员选取优化设计变量和调整变量的数值提供方向。

永磁无刷直流电机驱动器受电机参数变化、外部负载扰动等因素影响，为获得高性能、宽调速范围，以高性能嵌入式微驱动器和高可靠性大功率元件为基础，设计先进的驱动器。基于此对永磁无刷直流电机驱动器结构和控制方法进行分析，设计基于32位DSP处理器和CAN总线250W小功率驱动器硬件和软件。在实际调试中得到初步调试阶跃响应曲线，并对数字PID控制算法进行改进，得到改进后增量式数字PID控制算法和改进后阶跃响应曲线。经过对比得到：改进后增量式数字PID控制算法，其阶跃响应调节时间较短的同时，未产生超调，控制精度也比较高，控制效果满足设计需要，为大功率永磁无刷直流电机驱动器设计及实车调控提供参考。