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1、中国矿业大学信息与电气工程学院毕业设计(论文)开题报告 设计（论文）名称：无刷直流电机控制系统设计 毕业设计起止时间：2013年2月25日～6月21日(共17周) 学生姓名：赵正雄学号：专业：电气工程与自动化教学班级：电气09-7指导教师：胡泳军报告日期：2013年3月26日填写要求1、开题报告作为毕业设计（论文）工作领导小组审查学生能否承担该毕业设计（论文）课题、是否按时完成工作进度和能否具有答辩资格的依据材料之一，并接受学校检查。2、本报告应在毕业设计（论文）指导教师指导下，由学生本人独立撰写，并于第九学期前三周内完成。3、学生须在小组内进行
2、报告，并进行讨论。4、本报告内容必须按统一设计的电子文档标准格式打印，经指导教师签署意见及系部审查后生效。5、学生查阅资料的参考文献应不少于8篇（不包括词典、手册）。6、有关年月日等日期的填写，应按照国标GB/T7408-94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定，一律用阿拉伯数字书写（如“2012年3月26日”或“2012-3-26”）。1、本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势：研究意义：直流有刷电动机采用电刷以机械方法进行换向，因此带来了噪声、火花、无线电干扰、寿命短等弱点，限制了此类电机的应用范围。直流无刷电动机具有交流电动
3、机结构简单、运行可靠、维护方便等一系列特点，又具备直流电动机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多优点。无刷电机的这些特点使其在计算机外围设备、办公自动化设备、家电、汽车、医疗设备等领域有广阔的应用前景和研究价值。新型功率器件如MOSFET、IGBT、IPM等的迅速发展，更为直流无刷电动机的控制奠定了坚实基础。[1]无刷电机的驱动电流有两种，一种是梯形波（一般是“方波”），另一种是正弦波。有时候把前一种叫直流无刷电机，后一种叫交流伺服电机，确切地讲是交流伺服电动机的一种。优点如下：最大特点：没有换向器（俗称整流子）和电刷组成的机械接触结构。因此无刷直
4、流电机：①没有换向火花；②寿命长；③运行可靠；④维护简便；⑤转速不受机械换向的限制。[2][7]国内外现状、水平、发展趋势：现阶段国内外主流的控制方法为：1.霍尔传感器感应采用三个霍尔器件（圆周空间配置有两个方案：相互间隔60°或相互间隔120°），转子每旋转60°（120°）电度角，就有一个霍尔器件改变其状态，逆变器内与之相对应的某一相的开关状态也将更新变化一次，这样开关状态变化六次（或称六步）就完成一个电气周转，霍尔器件输出响应的“0”和“1”两种状态的方波，从而判断转子绕组的位置。2.无转子位置传感器①反电动势过零点法②反电动势3次谐波检测法③续流二
5、极管导通检测方法④固定电压的检测方法⑤预测反电动势过零点的方法[3][4]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迅猛的发展。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。限于我国元器件水平及相关理论与实践相结合的程度还比较低,尤其是制造工艺和加工设备距离国际水准差距较大,所以目前我国无刷电机综合水平仍低于国际水平,有待进一步的研究和开发.当今,世界对无刷直流电机的研究热点主要集中在以下三个方面:①从电机设计和控制策略等方面出发,研究无刷直流电机转矩波动抑制方法,提高其伺服精度,扩大其应
6、用范围;②设计可靠、小巧、通用性强的集成化无刷直流电机控制器;③研究无位置传感器控制技术以提高系统的可靠性,并进一步缩小电机控制系统的尺寸与重量。2、本课题的研究内容及方案：整体方案：（1） 分析比较各类电机使用情况、优缺点，分析并设计总体方案； （2） 设计控制器中的硬件电路,包括各类短路限流保护，并根据设计要求,采用再生制动实现了电机制动控制[5]； （3） 设计基于89C51的PID控制器,编写相应程序,用Proteus或Matlab进行模拟仿真； （4） 以电动自行车控制器为例，比较“博世”“高标”“晶汇”三家控制器优缺点做出相应Benchmar
7、k。1.仿真部分：通过对电机驱动控制系统发展及现状的分析，以无刷直流电机为控制对象，提出一种以AT89C51单片机为核心完成控制无刷直流电机的启停、速度和方向，完成相应仿真指标。在系统中,采用了PWM技术对电机进行控制,通过对占空比的计算达到精确调速的目的。AT89C5是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器,PEROM)和128bytes的随机存取数据存储器,RAM),期间采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器9(CPU)
8、和Flash存储单元,功能强大AT89C51单片机可灵活应用于各种
