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《無刷直流電動機控制系統(tǒng)設計 畢業(yè)論文》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、參考文獻學校代碼10857學號201021121171分類號1密級公開畢業(yè)設計(論文)無刷直流電動機控制系統(tǒng)設計學歷層次大專教學系名稱電子工程系專業(yè)名稱電子信息工程技術(shù)學生姓名指導教師2013年3月20日33參考文獻摘要無刷直流電動機(brushlessdirectcurrentmotorBLDCM)是新型機電一體化電機,其鮮明的特征和使用技術(shù)越來越受到關(guān)注,已成為微特電機明顯的發(fā)展趨勢。無刷直流電動機具有調(diào)速性能好、控制方法靈活多變、效率高、啟動轉(zhuǎn)矩大、過載能力強、無換向火花、無無線電干擾、無勵磁損耗及運行壽命長等諸多優(yōu)點。近年來,由于永磁
2、材料性能提高、制造成本價格下降、電力電子技術(shù)發(fā)展及對電機性能要求等因素的影響,無刷直流電動機的應用領(lǐng)域迅速擴展。隨著大規(guī)模集成電路的普及,各具特色的無刷直流電動機專用集成電路控制芯片紛紛涌現(xiàn),將各種功能的電子控制電路集成在一片控制芯片中,既使控制電路體積大大減小,又減少了整個裝置的調(diào)試工作量。隨著電力電子工業(yè)的發(fā)展,無刷直流電動機的應用將更加普及。本設計使用PIC16F726單片機來驅(qū)動無刷直流電動機,單片機采集電路使用霍爾傳感器,經(jīng)軟件編程后,實現(xiàn)無刷直流電動機的控制。關(guān)鍵詞:無刷直流電機;PIC單片機;電動自行車;控制系統(tǒng)33參考文獻目錄
3、無刷直流電動機控制系統(tǒng)設計1摘要I目錄II第一章概述11.1無刷直流電機發(fā)展歷程11.2無刷直流電機的優(yōu)缺點21.3無刷直流電機控制器研究4第二章無刷直流電機控制系統(tǒng)設計方案62.1三相無刷直流電機星形連接全橋驅(qū)動原理62.2直流電動機的PWM調(diào)速原理8第三章無刷直流電機硬件設計103.1硬件組成103.2三相全橋逆變電路和驅(qū)動電路113.3速度控制電路153.4其他15第四章系統(tǒng)軟件設計174.1概述174.2主程序184.3中斷214.4AD轉(zhuǎn)換224.5PWM(脈沖寬度調(diào)制)244.6位置信號和驅(qū)動信號的對應關(guān)系254.7數(shù)字PI速度調(diào)
4、節(jié)25結(jié)論29致謝30參考文獻3133參考文獻第一章概述1.1無刷直流電機發(fā)展歷程現(xiàn)代社會中,電能是最常用且最為普遍的二次能源。而電機作為機電能量轉(zhuǎn)換裝置,經(jīng)過一個多世紀的發(fā)展,其應用范圍已遍及現(xiàn)代社會和國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域及環(huán)節(jié)。為了適應不同的實際應用,各種類型的電機應運而生,其中包括同步電機、異步電機、直流電機、開關(guān)磁阻電機的各種類型的電機,其容量小到幾毫瓦,大到百萬千瓦。相比之下,同步電機具有轉(zhuǎn)矩大、效率和精度高、機械特性硬等優(yōu)點,但調(diào)速困難,容易“失步”等弱點大大限制了它的應用范圍;異步電機結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運行可靠、價格便宜,但其機
5、械特性軟、啟動困難、功率因數(shù)低、不能經(jīng)濟地實現(xiàn)范圍較廣的平滑調(diào)速,且必須從電網(wǎng)吸取滯后的勵磁電流,從而降低電網(wǎng)功率因數(shù);開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)子既無繞組也無永磁體,其結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉,但低速時具有較大的轉(zhuǎn)矩,控制換向時無上下橋直通等問題,但其噪聲和轉(zhuǎn)矩波動相對較大,這在某種程度上限制了該類型電機的推廣應用;直流電機具有運行效率高和調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點,被廣泛地應用于對啟動和調(diào)速有較高要求的拖動系統(tǒng),如電力牽引、軋鋼機、起重設備等。目前,小容量的直流電機在自動控制系統(tǒng)中仍然得到廣泛應用。但是,傳統(tǒng)直流電機均采用電刷以機械方式換向,因而存在機械摩擦,使
6、得電機壽命縮短、并帶來了噪聲、火花以及無線電干擾等問題,再加上制造成本高及維修困難等缺點,從而限制了其在某些特殊場合的應用。因此,在一些對電機性能要求較高的中小型應用場合,亟需新型高性能電機的出現(xiàn)。無刷直流電機是在有刷直流電機基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。1831年法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象,從而奠定了現(xiàn)代電機的理論基礎(chǔ)。19世紀40年代,第1臺直流電機研制成功。受電力電子器件和永磁體材料等發(fā)展的限制,無刷直流電機在一個多世紀后才面世。1915年,美國人Langmuir發(fā)明了控制柵極的水銀整流器,并制成了直流變交流的逆變裝置。針對傳統(tǒng)直流電機的弊病,20世紀
7、30年代,一些學者開始研制采用電子換向的無刷直流電機33參考文獻,為無刷直流電機的誕生提供了條件。但由于當時的大功率電子器件還處于初級發(fā)展階段,沒能找到理想的電子換相器件,使得這種可靠性差、效率低下的電機只能停留在實驗室階段,無法推廣使用。1955年,美國的Harrison和Rye首次申請成功用晶體管換相線路代替電機機械電刷換向裝置的專利,這就是現(xiàn)代無刷直流電機的雛形,但是該裝置還是存在了一些問題。其后,經(jīng)過反復實驗和不斷實踐,借助霍爾元件實現(xiàn)電子換相的無刷直流電機終于在1962年問世,從而開創(chuàng)了無刷直流電機產(chǎn)品化的新紀元。20世紀70年代初
8、期,出現(xiàn)了比霍爾元件的靈敏度高千倍左右的磁敏二極管,借助磁敏二極管實現(xiàn)換相的無刷直流電機也試制了成功。此后,隨著電力電子工業(yè)的飛速發(fā)展,許多新型的高性能半導體功率器