小型无刷直流电机的控制系统

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1、小型无刷直流电机的控制系统中期报告电气0713班黄欢苏玉京崔英杰一、实验方案1、总体方案使用专用的电机控制芯片控制一个小功率的无刷直流电机，在初期阶段实现硬件控制，控制框架图如图1所示：设定速度+输出速度-电阻分压积分器控制器电机霍尔传感器霍尔译码器图1控制框架图2、硬件方案无刷直流电机需要使用专用的控制器进行控制，现在市场上有很多款控制器，如MC33035、ML4428等，在本次实验中，选用的是TI公司生产的UCC3626。UCC3626内部包含霍尔译码电路、三角波振荡器和比较器，一个电流传感放大器和绝对值电路等硬件资源，为无刷直流电机控制提

2、供了广阔的硬件平台，节省了很多硬件模块的制作。3、软件方案在实验的后期，在条件允许的情况下，使用软件控制代替单纯的硬件控制。构思是通过键盘输入预定电压，使用AD读取霍尔译码器的输出电压，在单片机内进行比较和处理之后，使用DA输出一个电压到积分器处，实现模糊PI控制。二、实验进度1、硬件部分设计的硬件电路图见图2。如图，使用UCC36266作为控制芯片，使用双运放LM358搭配合适的电阻电容实现比较器以及积分器的功能。在霍尔传感器的输入端，设置了一个低通滤波电路，过滤外部的干扰。功率部分使用IR2110作为场效应管驱动芯片，驱动场效应管带动电机运

3、转。图2实验电路图1、软件部分暂且未开始。拟定使用51单片机作为CPU，使用模糊PI算法改善电机调速性能。一、问题与解决1、整体调研在实验之前以及实验过程中，我们通过网络找了很多关于直流电机的资料，例如电机分析以及控制方面的论文《紧凑型无刷直流电机一体化系统的研究及结构优化》，控制算法方面的相关论文《模糊自适应PID控制器在无刷直流电机控制系统中的应用》等等，在查找资料的过程中，我们对无刷直流电机的认识加深了，对整体的控制方案也有了一个初步的构想。在设计的过程中，我们得到了老师们和学长们的帮助，首先，是熊老师给我们提供了以往的电机控制的实例，即

4、史晏君学长在首届斯比泰杯的参赛作品设计报告《基于单片机的无位置传感器永磁无刷直流电机控制系统》，以及电机负载方面的一些建议。然后我们联系了杨风开老师，他给了我们电机购买方面的建议，以及让我们实地观摩了以往无刷直流电机的控制系统，让我们对电机的控制有了更加感性的认识。基地里面彭浩学长也给了我们很多帮助，他正在做英飞凌杯的直流电机控制方向，在电机分析方面有很好的理论基础。2、关于电机购买购买电机一直是一个很难的问题，首先，我们是在淘宝网上面搜索相关的内容，结果发现淘宝上面只有航模用的小型无刷直流电机（不带传感器）以及用于机动车的大功率无刷直流电机，

5、后来在阿里巴巴上面找，发现有合适的型号，但是供求信息不全，也无法购买。最后，我们通过直接寻找电机生产商的网站获取电机型号的信息，最终决定了以下两款电机：1）广东万至达电机制造有限公司生产的型号为OT-BL5755A4040Y2A的无刷直流电机，产品参数如下：电机型号额定功率(W)额定电压(VDC)额定转速(rpm)额定扭矩(kg.cm)轴径(mm)机身长A(mm)极数OT-BL5755A4040Y2A55.42430001.88554产品网址：http://www.wanzhida.cn/cn/product_detail.asp?id=625

6、2）深圳深圳市鼎拓达机电有限公司生产的型号为42BL65-240的无刷直流电机，产品参数如下：电机型号额定功率(W)额定电压(VDC)额定转速(rpm)额定扭矩(kg.cm)轴径(mm)机身长A(mm)极数42BL65-240302440000.85654产品网址：http://www.dt-me.com/ProductShow.asp?ArticleID=2431、负载选择问题电机负载的选择有二，一是使用飞轮作为负载，但是飞轮作为负载不能实现负载的连续可调，所以放弃使用这个方案。二是使用发电机作为负载，这样负载可以连续可调，但是电动机与发电机

7、转轴的接驳比较困难，在杨老师的实验室中，我们看到了使用普通直流电机作为发电机使用的负载模块，觉得这种负载是可行的，转轴的接驳也没想象中困难，所以觉得使用这种负载方式。一、后续工作1、购买电机2、完成硬件电路的实物制作3、完成电机系统的调试以及性能测试二、尚有困难以及解决方案1、电机的购买定下型号之后尚未和商家联系。在硬件制作的同时联系商家，并且向实验室方面申请经费，购买实验用的电机。2、电机参数的分析需要根据电机的参数选择积分器的电容值以及驱动电机的场效应管型号。补充这方面的知识，请教学长，完成相关器件的选择。参考资料：1、工学硕士学位论文《紧

8、凑型无刷直流电机一体化系统的研究及结构优化》2006年7月王益龙哈尔滨工业大学2、DatasheetUCC36262009TexasInstrumen