无刷直流电机控制器的设计毕业论文开题报告.doc

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1、无刷直流电机控制器的设计毕业论文开题报告题目名称无刷直流电机控制器的设计学生姓名专业班级学号一、选题的目的和意义：电机作为机电能量转换装置，其应用已遍及国民经济的各个领域以及人们的日常生活中。电机的主要类型有：直流电机、感应电机和同步电机。直流电机具有非常好的线性机械特性、运行效率高和调速性能好，以及良好的启动性等诸多优点，但是传统的直流电机均采用电刷，以机械方法换向，因而存在机械摩擦，由此带来噪音大、寿命短等弱点，再加上制造成本高及维修困难等缺点，从而大大地限制了它的应用范围。而无刷直流电机就不存在这些缺点。无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品

2、。它以其体积小、效率高、惯量小和控制精度高等优点，同时还保留了既具有传统直流电机运行效率高、调速性能好、无励磁损耗的优点，又具有结构简单、运行可靠、维护方便等优势，特别是与传统直流电机相比，无刷直流电机利用电子换向代替机械换向，解决了传统直流电机因为电刷摩擦而产生的众多问题，还保持了传统直流电机良好的动、静态调速特性，同时它也是频率变化的装置,所以又名直流变频,国际通用名词为BLDC。无刷直流电机的运转效率,低速转矩,转速精度等都比任何控制技术的变频器还要好并且还是以自控式运行的，所以不会象变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失

3、步。这使得它在许多高科技领域中应用越来越广泛。如被广泛应用于电动自行车、电动汽车、军事工业，航空航天、医疗、机器人、家电以及工业自动化等领域。无刷直流电机的应用和研究受到了高度的重视，凭其技术优势在许多场合取代了其他种类的电动机，越来越多的应用于国民经济生活的各个领域中，显示出了广泛的应用前景。像电动自行车就是一个例子，电动自行车作为自行车史上具有革命性的交通工具，在给人们生活带来方便的同时，也对整个社会的经济产生了积极的影响。物美价廉的电动自行车有着巨大的市场需求。电动自行车在整车设计、控制驱动系统、电池管理，尤其是锂电池、燃料电池等高性能电池的研制方面不断取得突破。控制

4、驱动系统的可靠性与安全性，促进整车效率，而且可以节约能源，这推动电动自行车的广泛应用，从而推动了无刷直流电机的广泛应用。因此，对无刷直流电机本体及其控制过问题进行系统、深入的研究有着非常重要的理论和现实意义。无刷直流电机控制策略选择的好坏直接关系到控制系统的性能，对于控制系统来说有三个基本要求：稳、准、快。其中稳是最根本的要求，稳态误差小，超调量要小，调节时间要短。目前在实际生产和应用中，无刷直流电机的调速控制一般都采用传统的PID控制，PID控制是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用与工业控制过程中，但无刷直流电机调速系统是一个多变量

5、的非线性系统，随着现代工业的快速发展对无刷直流电动机控制系统的性能要求不断提高，采用传统的控制方法已经很难得到令人满意的结果。因此，研究具有响应速度快、调节能力强、控制精度高、性能好的无刷直流电机控制器具有十分重要的意义。本课题以无刷直流电动机控制器为研究对象，设计了以电动自行车专用无刷直流电机芯片PIC16F72为核心的无刷直流电机控制器的主回路部分，主要包括整流和逆变的设计。一、国内外研究现状简述：有刷直流电动机自出现以来，以其优良的转矩控制特性，最早应用于工农业生产领域，在运动控制领域中占据主导地位。但是，机械换向问题一直是电流电机的一个弱点，它降低了系统的可靠性，限

6、制了其在很多场合中的使用。为了取代有刷直流电机的机械换向装置，人们进行了长期的探索。1955年美国的D.Harrison首次申请用晶体管的换相线路代替有刷直流电机的机械电刷的专利，标志现代无刷直流电机的诞生。而后又经过人们多年的努力，使科学技术飞速的发展，带来了半导体技术的飞跃，开关型晶体管的研制成功为创造新型的无刷直流电动机带来生机。现今，无刷直流电机集电机、变速机构、检测元件、控制软件和硬件于一体，形成新一代的电动调速系统，这些使得电机的驱动电路体积更小且设计简化。无刷直流电机的优越调速性能（主要表现在：调速方便，调速范围宽，低速性能好，运行平稳，噪音低，效率高）将使无

7、刷直流电机的应用更加普及。由于无刷直流电机的应用前景广阔，各国都加快对无刷直流电机新产品开发的速度和占领市场的力度，尤其美国和日本及西方国家具有较先进的无刷直流电机制造和控制技术。因此在2004年的国际电机会议上提出了有刷电机将被无刷电机取代这一发展趋势。在我国，无刷直流电机的发展时间较短，但随着技术的日益成熟与完善也得到了快速的发展。我国直流无刷电机的研制工作始于二十世纪70年代初期，主要集中在一些科研院所和高等院校。但限于我国元器件制造工艺能力水平较低，与国际相比差距较大，所以目前我国在无刷直流电机领域仍不是技