无刷直流电机控制系统的设计(一)

《无刷直流电机控制系统的设计(一)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、（论文）目录1引言11.1无刷直流电机的发展概况11.2无刷直流电机21.3无刷直流电机的应用31.4无刷直流电机的发展趋势41.5本设计课题的任务和内容51.6总结52无刷直流电机控制系统的设计方案62.1无刷直流电机控制系统的设计62.2无刷直流电动机控制系统设计方案比较72.3总结83无刷直流电动机控制系统的硬件设计93.1专用芯片的介绍93.3开关电路183.4稳压电路193.5调速电路193.6RC振荡电路203.7过流保护203.8总结214传感器选择224总结24总结25结束语26致谢27参考

2、文献281引言（论文）无刷直流电机最本质的特征是没有机械换向器和电刷所构成的机械接触式换向机构。现在，无刷直流电机定义有俩种：一种是方波/梯形波直流电机才可以被称为无刷直流电机，而正弦波直流电机则被认为是永磁同步电机。另一种是方波/梯形波直流电机和正弦波直流电机都是无刷直流电机。国际电器制造业协会在1987年将无刷直流电机定义为“一种转子为永磁体，带转子位置信号，通过电子换相控制的自同步旋转电机”，其换相电路可以是独立的或集成于电机本体上的。本次设计采用第一种定义，把具有方波/梯形波无刷直流电机称为无刷直流

3、电机。从20世纪90年代开始，由于人们生活水平的不断提高和现代化生产、办公自动化的发展，家用电器、工业机器人等设备都向着高效率化、小型化及高智能化发展，电机作为设备的重要组成部分，必须具有精度高、速度快、效率高等优点，因此无刷直流电机的应用也发展迅速[1]。1.1无刷直流电机的发展概况无刷直流电动机是由有刷直流电动机的基础上发展过来的。19世纪40年代，第一台直流电动机研制成功，经过70多年不断的发展，直流电机进入成熟阶段，并且运用广泛。1955年，美国的D.Harrison申请了用晶体管换相线路代替有刷直

4、流电动机的机械电刷的专利，形成了现代无刷直流电动机的雏形。在20世纪60年代初，霍尔元件等位置传感器和电子换向线路的发现，标志着真正的无刷直流电机的出现。20世纪70年代初，德国人Blaschke提出矢量控制理论，无刷直流电机的性能控制水平得到进一步的提高，极大地推动了电机在高性能领域的应用。1987年，在北京举办的德国金属加工设备展览会上，西门子和博世两公司展出了永磁自同步伺服系统和驱动器，引起了我国有关学者的注意，自此我国开始了研制和开发电机控制系统和驱动的热潮。目前，我国无刷直流电机的系列产品越来越多

5、，形成了生产规模。无刷直流电动机的发展主要取决于电子电力技术的发展，无刷直流电机发展的初期，由于大功率开关器件的发展处于初级阶段，性能差，价格贵，而且受永磁材料和驱动控制技术的约束，这让无刷直流电动机问世以后的很长一段时间内，都停留在实验阶段，无法推广到实际中使用，1970年以后，半导体的快速发展，许多新型的全控型半导体功率器件（如MOSFET、IGBT等）不断出现，而且高性能的永磁材料（如SmCo、NsFeB）陆续出现[2]，这些都为无刷直流电机广泛应用提供了有利的条件。由于无刷直流电机的广泛使用，无刷直

6、流电机的理论也不断得到修改完善。1986年，H.R.Bolton对无刷直流电机作了系统的总结，这样标志着无刷直流电机在理论上走向成熟。（论文）1.2无刷直流电机1.2.1无刷直流电机的结构无刷直流电机主要由用永磁材料制造的转子、带有线圈绕组的定子和位置传感器组成。它和有刷直流电机有着很多共同点，定子和转子的结构相似（原来的定子变为转子，转子变为定子），绕组的接线一样[3]。然而，结构上有明显的区别：无刷直流电机没有有刷直流电机中的换向器和电刷，取而代之的是位置传感器。这样，电机结构简单，减少了电机的制造和维

7、护成本，但无刷直流电机不会自动换相，这使的电机控制器成本的提高。图1.1无刷直流电机模型图1.1所示为小功率的三相、星形连接无刷直流电机，定子在内，转子在外，结构与直流电机很相似。另一种无刷直流电机的结构刚好相反，转子在内，定子在外。1.2.2无刷直流电机的工作原理无刷直流电机的定子是线圈绕组，转子是永磁体。检测电机转子的位置，根据转子的位置给电机的相应线圈通电，使定子产生方向均匀变化的旋转磁场，转子才可以跟着磁场转动起来。（论文）如图1.2无刷直流电机转动原理如图1.2所示为无刷直流电机的转动原理示意图，

8、定子的线圈一端接电源，其余三相接功率管，位置传感器导通时功率管的G极接+12V，功率管导通，对应的相线圈通电。三个位置传感器随转子转动，依次导通，对应线圈也依次通电，从而定子产生的磁场不断地变化，电机转子也转动起来，这就是无刷直流电机的转动原理。1.2.3无刷直流电机的磁路结构和定子绕组磁路是指磁通能通过的路径，无刷直流电机中，转子上安装永磁体，作为磁极，电机转子磁极多是4个或6个永磁体。转子数目增加，相应的定子