无刷直流电机(BLDCM)是近年来迅速发展起来的一种新型永磁电机,其利用电子换向电路代替传统机械换相装置,较传统有碳刷直流电机具有高效率、大转矩、体积小等优点。因此,BLDCM控制系统被广泛应用在航空航天、家用电器、数控机床等对转速性能和控制精度要求较高的传动领域。首先,本文介绍了无刷直流电机的基本结构和工作原理,对其机械、调节特性和数学模型进行了初步研究。为了使无刷直流电机在运行过程中具有较高的可靠性和良好的鲁棒性,本文结合两两导通三相桥式电路的驱动结构、增量式PID的控制策略和单极性PWM的调制技术,完成整个控制与保护系统的基础研究。其次,在MATLAB/Simulink开发环境下利用功能模块和S函数建立无刷直流电机速度、电流双闭环控制系统的仿真模型,进行了不同工况下的特性实验,研究系统的动、静态性能及输出响应,实验结果显示所采用的控制算法能够适应多工况下无刷直流电机的鲁棒性要求。接着,根据该系统精确性控制能力、稳定性运行原则和快速性动态响应的指标要求,利用TMS320F28035高速运算处理能力,完成该系统硬件实验平台的整体设计。驱动结构采用集成式DRV8301电路、桥式逆变电路、转子位置检测电路以及过压过流保护电路等,极大地简化了系统电路结构;在CCS5.5仿真环境下,编写了实现硬件系统整体功能的软件控制程序,同时提供主要程序流程图和详细的功能说明。最后,本文以120W小功率电机作为被控对象,通过对整个无刷直流电机控制与保护系统的软、硬件联合调试,进行了不同工况下的实验分析。实验结果表明霍尔传感器能够精确地检测电机转子位置,逆变器能够进行高效率换相,且换相时转矩脉动小、波形平滑性较好,验证了该系统具有较高的控制精度和良好的输出性能。