无刷直流电动机控制系统设计 毕业论文

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1、参考文献学校代码10857学号201021121171分类号1密级公开毕业设计(论文)无刷直流电动机控制系统设计学历层次大专教学系名称电子工程系专业名称电子信息工程技术学生姓名指导教师2013年3月20日33参考文献摘要无刷直流电动机(brushlessdirectcurrentmotorBLDCM)是新型机电一体化电机,其鲜明的特征和使用技术越来越受到关注,已成为微特电机明显的发展趋势。无刷直流电动机具有调速性能好、控制方法灵活多变、效率高、启动转矩大、过载能力强、无换向火花、无无线电干扰、无励磁损耗及运行寿命长等诸多优

2、点。近年来,由于永磁材料性能提高、制造成本价格下降、电力电子技术发展及对电机性能要求等因素的影响,无刷直流电动机的应用领域迅速扩展。随着大规模集成电路的普及,各具特色的无刷直流电动机专用集成电路控制芯片纷纷涌现,将各种功能的电子控制电路集成在一片控制芯片中,既使控制电路体积大大减小,又减少了整个装置的调试工作量。随着电力电子工业的发展,无刷直流电动机的应用将更加普及。本设计使用PIC16F726单片机来驱动无刷直流电动机，单片机采集电路使用霍尔传感器，经软件编程后，实现无刷直流电动机的控制。关键词：无刷直流电机；PIC单片

3、机；电动自行车；控制系统33参考文献目录无刷直流电动机控制系统设计1摘要I目录II第一章概述11.1无刷直流电机发展历程11.2无刷直流电机的优缺点21.3无刷直流电机控制器研究4第二章无刷直流电机控制系统设计方案62.1三相无刷直流电机星形连接全桥驱动原理62.2直流电动机的PWM调速原理8第三章无刷直流电机硬件设计103.1硬件组成103.2三相全桥逆变电路和驱动电路113.3速度控制电路153.4其他15第四章系统软件设计174.1概述174.2主程序184.3中断214.4AD转换224.5PWM(脉冲宽度调制)2

4、44.6位置信号和驱动信号的对应关系254.7数字PI速度调节25结论29致谢30参考文献3133参考文献第一章概述1.1无刷直流电机发展历程现代社会中，电能是最常用且最为普遍的二次能源。而电机作为机电能量转换装置，经过一个多世纪的发展，其应用范围已遍及现代社会和国民经济的各个领域及环节。为了适应不同的实际应用，各种类型的电机应运而生，其中包括同步电机、异步电机、直流电机、开关磁阻电机的各种类型的电机，其容量小到几毫瓦，大到百万千瓦。相比之下，同步电机具有转矩大、效率和精度高、机械特性硬等优点，但调速困难，容易“失步”等弱

5、点大大限制了它的应用范围；异步电机结构简单、制造方便、运行可靠、价格便宜，但其机械特性软、启动困难、功率因数低、不能经济地实现范围较广的平滑调速，且必须从电网吸取滞后的励磁电流，从而降低电网功率因数；开关磁阻电机转子既无绕组也无永磁体，其结构简单、成本低廉，但低速时具有较大的转矩，控制换向时无上下桥直通等问题，但其噪声和转矩波动相对较大，这在某种程度上限制了该类型电机的推广应用；直流电机具有运行效率高和调速性能好等诸多优点，被广泛地应用于对启动和调速有较高要求的拖动系统，如电力牵引、轧钢机、起重设备等。目前，小容量的直流电

6、机在自动控制系统中仍然得到广泛应用。但是，传统直流电机均采用电刷以机械方式换向，因而存在机械摩擦，使得电机寿命缩短、并带来了噪声、火花以及无线电干扰等问题，再加上制造成本高及维修困难等缺点，从而限制了其在某些特殊场合的应用。因此，在一些对电机性能要求较高的中小型应用场合，亟需新型高性能电机的出现。无刷直流电机是在有刷直流电机基础上发展起来的。1831年法拉第发现电磁感应现象，从而奠定了现代电机的理论基础。19世纪40年代，第1台直流电机研制成功。受电力电子器件和永磁体材料等发展的限制，无刷直流电机在一个多世纪后才面世。19

7、15年，美国人Langmuir发明了控制栅极的水银整流器，并制成了直流变交流的逆变装置。针对传统直流电机的弊病，20世纪30年代，一些学者开始研制采用电子换向的无刷直流电机33参考文献,为无刷直流电机的诞生提供了条件。但由于当时的大功率电子器件还处于初级发展阶段，没能找到理想的电子换相器件，使得这种可靠性差、效率低下的电机只能停留在实验室阶段，无法推广使用。1955年，美国的Harrison和Rye首次申请成功用晶体管换相线路代替电机机械电刷换向装置的专利，这就是现代无刷直流电机的雏形，但是该装置还是存在了一些问题。其后，

8、经过反复实验和不断实践，借助霍尔元件实现电子换相的无刷直流电机终于在1962年问世，从而开创了无刷直流电机产品化的新纪元。20世纪70年代初期，出现了比霍尔元件的灵敏度高千倍左右的磁敏二极管，借助磁敏二极管实现换相的无刷直流电机也试制了成功。此后，随着电力电子工业的飞速发展，许多新型的高性能半导体功率器