直流无刷电机转速控制电路设计开题报告1

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1、毕业设计开题报告学生姓名：学号：学院、系：信息与通信工程学院电气工程系专业：自动化设计题目：直流无刷电机转速控制电路设计指导教师:2012年3月15日毕业设计开题报告1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述一、本课题的研究背景及意义直流无刷电机是一种用电子换向的小功率直流电动机。又称无换向器电动机、无整流子直流电动机。它是用半导体逆变器取代一般直流电动机中的机械换向器，构成没有换向器的直流电动机。这种电机结构简单，运行可靠，没有火花，电磁噪声低，广泛应用于现代生产设备、仪器仪表、计算机外围设备和高级家用电器

2、[1]。直流电动机具有良好的起、制动性能，调速性能好，启动转矩大，易于在大范围内平滑调速等优点，其调速控制系统历来在工业控制中占有极其重要的地位。直流电动机在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应运。直流电机在家用电器、电子仪器设备、电子玩具、录像机及各种自动控制中都有广泛的应运。在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器设备、家用电器、电子玩具等，直流电机都得到了广泛的应运。大家熟悉的录音机、电唱机、录像机、电子计算机等，都不能缺少直流电机，所以直流电机的控制是一门很实用的

3、技术[2]。近年来，交流调速系统发展很快，然而直流拖动系统无论在理论上和实践上都比较成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础，所以直流调速系统在生产生活中有着举足轻重的作用[3]。二、本课题的相关理论知识直流电机转速控制可分为励磁控制法与电枢电压控制法。励磁控制法是控制磁通，其控制功率小，低速时受到磁饱和限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制，而且由于励磁线圈电感较大动态响应较差，所以这种控制方法用得很少[4]。大多数应用场合都适应电枢电压控制法。随着电力电子技术的进步，改变电枢电压可通过多种途径实现，其中PWM便是

4、常用的改变电枢电压的一种调速方法[5]。PWM脉宽调制，是靠改变脉冲宽度来控制输出电压，通过改变周期来控制其输出频率。而输出频率的变化可通过改变此脉冲的调制周期来实现。这样，使调压和调频两个作用配合一致，且于中间直流环节无关，因而加快了调节速度，改善了动态性能。由于输出等幅脉冲只需恒定直流电源供电，可用不可控整流器取代相控整流器，使电网侧的功率因数大大改善。利用PWM逆变器能够抑制或消除低次谐波。加上使用自关断器件，开关频率大幅度提高，输出波形可以非常接近正弦波[6]。PWM调速控制的基本原理是按一个固定频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期

5、内接通和断开的时间比来改变直流电机电枢上电压的“占空比”，从而改变平均电压，控制电机的转速。在脉宽调速系统中，当电机通电时期速度增加，电机断电时期速度减低。只要按照一定得规律改变通断电的时间，即可控制电机转速。[2]而且采用PWM技术构成的无极调速系统，启停时对直流系统无冲击，并且具有启动功耗小、运行稳定的特点。也正因为如此，PWM又被称为“开关驱动装置”[7]。PWM变频电路具有以下特点：1.可以得到相当接近正弦波的输出电压。2.整流电路采用二极管，可获得接近1的功率因数。3.电路结构简单。4.通过对输出脉冲宽度的控制可改变输出电压，加快了变频过

6、程的动态响应[8]。三、本人的观点和思路PWM控制技术以其控制简单、灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限，结合现代控制理论思想或实现无谐振开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。提高对大学本科阶段所学专业知识的融合和运用的能力，锻炼自己独立查阅和学习文献的能力，培养独立分析和解决问题的能力，通过软件的设计、程序的编写调试和硬件的制作切实锻炼自己的科研开发能力，加强自己的科技创新能力。参考文献：[1]肖兰.马爱芳.电机与拖动.中国水利水电出版社.20

7、02.[2]阮毅，陈维钧.运动控制系统.清华大学出版社，2002[3]陈伯时.电力拖动自动控制系统（第2版）.机械工业出版，1991[4]王兆安，黄俊．电力电子技术．机械工业出版社，2007[5]李友善.自动控制原理，北京：国防工业出版社，1981.[6]夏得砛，翁贻方.自动控制理论．机械工业出版社，2007[7]陈国呈编著.PWM变频调速及软件开关电力交换技术.北京：机械工业出版社，2001.[8]陈汝全.电子技术常用器件应用手册.北京:机械工业出版社,2004.143[9]李广第.单片机基础(第1版).北京:北京航空航天大学出版社,1999.7

8、8[10]李维祥.单片机原理与应用.天津:天津大学出版社,2001.245[11]郭天祥.新概念51单片机.北京:电子工业