無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)

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1、設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求一.設(shè)計(jì)內(nèi)容：1.介紹無刷直流電動(dòng)機(jī)（BLDCM）的工作原理、調(diào)速系統(tǒng)的組成及功能。2.分析功率控制器的主電路拓?fù)湫问健?.給出三相無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的框圖。4.電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)要求：1、思路清晰，給出整體設(shè)計(jì)和電路圖。2、給出具體設(shè)計(jì)思路和電路。3、寫出設(shè)計(jì)報(bào)告。16主要設(shè)計(jì)條件1.提供被控電機(jī)；2.提供設(shè)計(jì)要求；3.提供調(diào)試用實(shí)驗(yàn)室；說明書格式1．課程設(shè)計(jì)封面；2．任務(wù)書；3．說明書目錄；4．正文5．總結(jié)與體會(huì)；6.參考文獻(xiàn)7.課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)分表16進(jìn)度安排1:課題內(nèi)容介紹和查找資料；2:總體電路設(shè)計(jì)和分電路設(shè)計(jì)；3:寫設(shè)計(jì)報(bào)告，打印相關(guān)圖紙；

2、4:答辯；參考文獻(xiàn)1、《電機(jī)控制》2、《電力電子技術(shù)》3、《特種電機(jī)及其控制》4、《電機(jī)的DSP控制技術(shù)及其應(yīng)用》5、《電機(jī)拖動(dòng)與控制》6、《特種交流電機(jī)及其計(jì)算機(jī)控制與仿真》16目錄簡(jiǎn)介6第一章直流無刷電機(jī)的工作原理71.基本工作原理72.無刷直流電動(dòng)機(jī)的組成10第二章無刷直流電機(jī)的控制111.無刷直流電機(jī)的控制原理112.轉(zhuǎn)子的控制133.速度的控制14第三章電機(jī)的反饋151.電流測(cè)量152.RPM轉(zhuǎn)速測(cè)量15第四章硬件設(shè)計(jì)161.LPC2141的使用方法16小結(jié)17電氣與信息工程系課程設(shè)計(jì)評(píng)分表1816簡(jiǎn)介直流無刷電機(jī):又稱“無換向器電機(jī)交一直一交系統(tǒng)”或“直交系統(tǒng)”。是將

3、交流電源整流后變成直流，再由逆變器轉(zhuǎn)換成頻率可調(diào)的交流電,但是,注意此處逆變器是工作在直流斬波方式。無刷直流電動(dòng)機(jī)BrushlessDirectCurrentMotor,BLDC,采用方波自控式永磁同步電機(jī),以霍爾傳感器取代碳刷換向器,以釹鐵硼作為轉(zhuǎn)子的永磁材料;產(chǎn)品性能超越傳統(tǒng)直流電機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又解決了直流電機(jī)碳刷滑環(huán)的缺點(diǎn),數(shù)字式控制,是當(dāng)今最理想的調(diào)速電機(jī)。無刷直流電動(dòng)機(jī)具有上述的三高特性,非常適合使用在24小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的產(chǎn)業(yè)機(jī)械及空調(diào)冷凍主機(jī)、風(fēng)機(jī)水泵、空氣壓縮機(jī)負(fù)載;低速高轉(zhuǎn)矩及高頻繁正反轉(zhuǎn)不發(fā)熱的特性，更適合應(yīng)用于機(jī)床工作母機(jī)及牽引電機(jī)的驅(qū)動(dòng);其穩(wěn)速運(yùn)轉(zhuǎn)精度比直

4、流有刷電機(jī)更高,比矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制速度閉環(huán)的變頻驅(qū)動(dòng)還要高,性能價(jià)格比更好,是現(xiàn)代化調(diào)速驅(qū)動(dòng)的最佳選擇。目前，在微小功率范疇直流無刷電動(dòng)機(jī)是發(fā)展較快的新型電機(jī)。由于各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域需要各自獨(dú)特的直流無刷電動(dòng)機(jī)，所以直流無刷電動(dòng)機(jī)的類型較多。大體上有計(jì)算機(jī)外存儲(chǔ)器以及VCD、DVD、CD主軸驅(qū)動(dòng)用扁平式無鐵心電機(jī)結(jié)構(gòu)，小型通風(fēng)機(jī)用外轉(zhuǎn)子電機(jī)結(jié)構(gòu)，家電用多極磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)及內(nèi)裝式結(jié)構(gòu)，電動(dòng)自行車用多極、外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)等等。上述直流無刷電動(dòng)機(jī)的電機(jī)本身和電路均成一體，使用十分方便，它的產(chǎn)量也非常大。為了滿足大批量、低成本的市場(chǎng)需要，直流無刷電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)必須要形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)。因此，直流無刷電動(dòng)機(jī)是

5、一種高投入、高產(chǎn)出的行業(yè)。同時(shí)，我們應(yīng)該考慮到市場(chǎng)也在不斷地發(fā)展，如家用空調(diào)用電機(jī)正由3A轉(zhuǎn)向3D，需要大量的中小功率的直流無刷直流電動(dòng)機(jī)，研究和開發(fā)中小功率的直流無刷電動(dòng)機(jī)也成當(dāng)務(wù)之急。16第一章直流無刷電機(jī)的工作原理1.基本工作原理無刷直流電動(dòng)機(jī)由同步電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。同步電動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對(duì)稱星形接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。而轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動(dòng)器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)；接受位置傳感器信號(hào)

6、和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速度指令和速度反饋信號(hào)，用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等。無刷直流電動(dòng)機(jī)的位置傳感器編碼使通電的兩相繞組合成磁場(chǎng)軸線位置超前轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)軸線位置，所以不論轉(zhuǎn)子的起始位置處在何處，電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)瞬間就會(huì)產(chǎn)生足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此轉(zhuǎn)子上不需另設(shè)啟動(dòng)繞組。?由于定子磁場(chǎng)軸線可視作同轉(zhuǎn)子軸線垂直，在鐵芯不飽和的情況下，產(chǎn)生的平均電磁轉(zhuǎn)矩與繞組電流成正比，這正是他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電流—轉(zhuǎn)矩特性；由于無刷直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁來源于永磁體，所以不象異步機(jī)那樣需要從電網(wǎng)吸取勵(lì)磁電流；由于轉(zhuǎn)子中無交變磁通，其轉(zhuǎn)子上既無銅耗又無鐵耗，所以效率比

7、同容量異步電動(dòng)機(jī)高10%左右，一般來說，無刷直流電動(dòng)機(jī)的力能指針（ηcosθ）比同容量異步電動(dòng)機(jī)高12%-20%。為了更加清晰地闡述這種無刷直接電動(dòng)機(jī)的工作原理，下面是以三相星形連接繞組為例來加以說明。如圖所示，電動(dòng)機(jī)本體的電樞繞組為三相星形連接、位置傳感器與電動(dòng)機(jī)本體同軸，控制電路對(duì)位置信號(hào)進(jìn)行邏輯變換后產(chǎn)程驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路隔離放大后控制逆變器的功率開關(guān)管，是電動(dòng)機(jī)的各相繞組按一定的順序工作。16當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到圖（a）所示的位置時(shí)，轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出的信號(hào)經(jīng)控制電路邏