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目前人工心脏研究已经成为生物医学领域的焦点,轴流式血泵及其电机驱动是人工心脏的核心部分,其结构与性能是人工心脏设计的关键。随着人工心脏研究的不断发展进步,进一步要求轴流式血泵电机具有效率高、体积小、重量轻等特征。与直流电机相比,无刷直流电机在快速性、可控性、可靠性、体积、重量、效率及受环境影响方面,都具有明显的优势。无刷直流电机需要转子位置信息进行换相控制,通过传感器来获取转子位置简单易行,但是位置传感器在应用到人工心脏血泵时会产生种种弊端;同时PWM调制及换相引起的转矩脉动严重影响人工心脏血泵系统性能。为此,本文提出了一种新型的轴流式血泵驱动控制系统。该系统采用PAM调制方式、绕组电流反馈闭环控制,通过检测电机端电压来获得转子位置信号,实现无位置传感器驱动。 本文介绍了无刷直流电机的工作原理,在建立数学模型的基础上,通过Matlab/Simulink软件对其进行建模仿真。分析了在PAM调制方式下,线反电动势法无位置传感器控制的基本原理和换相脉冲产生的原因。电机起动问题作为无位置传感器控制的难点,本文通过比较常用起动方法的优缺点,结合泵类负载的特性,选择三段式起动法。针对无刷直流电机转矩脉的问题,本文分析了各种调制方式对非换相区间对转矩脉动的影响,提出了PAM调制方式下换相转矩脉动抑制的方法。结合系统总体设计方案以及具体的技术要求,设计了硬件电路和软件系统。最后给出了实验结果并加以分析。