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1、無刷直流電動機控制系統(tǒng)設計方案畢業(yè)論文目錄摘要IAbstractII第1章概述11.1無刷直流電動機的發(fā)展概況11.2無刷直流永磁電動機與有刷直流永磁電動機的比較21.3無刷直流電動機的結構及基本工作原理31.4無刷直流電動機的運行特性61.4.1機械特性61.4.2調(diào)節(jié)特性61.4.3工作特性71.5無刷直流電動機的應用與研究動向8第2章無刷直流電動機控制系統(tǒng)設計方案102.1無刷直流電動機系統(tǒng)的組成102.2無刷直流電動機控制系統(tǒng)設計方案122.2.1設計方案比較122.2.2無刷直流電動機控制系統(tǒng)組成框圖13第3章無刷直流電動機硬件設計153.1逆變主電路設計153.1.1功率開
2、關主電路圖153.1.2逆變開關元件選擇和計算153.2逆變開關管驅(qū)動電路設計173.2.1IR2110功能介紹173.2.2自舉電路原理193.3單片機的選擇203.3.1PIC單片機特點203.3.2PIC16F72單片機管腳排列及功能定義223.3.3PIC16F72單片機的功能特性223.3.4PWM信號在PIC單片機中的處理233.3.5時鐘電路233.3.6復位電路243.4人機接口電路243.4.1轉把和剎車24573.4.2顯示電路253.5門陣列可編程器件GAL16V8273.5.1GAL16V8圖及引腳功能273.6傳感器選擇283.7周邊保護電路303.7.1電流
3、采樣及過電流保護303.7.2LM358雙運放大電路313.7.3欠電壓保護323.8電源電路32第4章無刷直流電動機軟件設計334.1直流無刷電機控制器程序的設計概況334.2系統(tǒng)各部分功能在軟件中的實現(xiàn)334.3軟件流程圖34結束語36致謝37參考文獻38附錄139附錄25157第1章概述1.1無刷直流電動機的發(fā)展概況無刷直流電動機是在有刷直流電動機的基礎上發(fā)展起來的，這一淵源關系從其名稱中就可以看出來。有刷直流電動機從19世紀40年代出現(xiàn)以來，以其優(yōu)良的轉矩控制特性，在相當長的一段時間內(nèi)一直在運動控制領域占據(jù)主導地位。但是，有機械接觸電刷-換向器一直是電流電機的一個致命弱點，它降
4、低了系統(tǒng)的可靠性，限制了其在很多場合中的使用。為了取代有刷直流電動機的機械換向裝置，人們進行了長期的探索。早在1917年，Bolgior就提出了用整流管代替有刷直流電動機的機械電刷，從而誕生了無刷直流電機的基本思想。1955年美國的D.Harrison等首次申請了用晶體管換相線路代替有刷直流電動機的機械電刷的專利，標志著現(xiàn)代無刷直流電動機的誕生。無刷直流電動機的發(fā)展在很大程度上取決于電力電子技術的進步，在無刷直流電動機發(fā)展的早期，由于當時大功率開關器件僅處于初級發(fā)展階段，可靠性差，價格昂貴，加上永磁材料和驅(qū)動控制技術水平的制約，使得無刷直流電動機自發(fā)明以后的一個相當長的時間內(nèi)，性能都不
5、理想，只能停留在實驗室階段，無法推廣使用，1970年以后，隨著電力半導體工業(yè)的飛速發(fā)展，許多新型的全控型半導體功率器件（如GTR、MOSFET、IGBT等）相繼問世，加之高磁能積永磁材料（如SmCo、NsFeB）陸續(xù)出現(xiàn)，這些均為無刷直流電動機廣泛應用奠定了堅實的基礎，無刷直流電動機系統(tǒng)因而得到了迅速的發(fā)展。在1978年漢諾威貿(mào)易博覽會上，前聯(lián)邦德國的MANNESMANN公司正式推出了MAC無刷直流電動機及其驅(qū)動器，引起了世界各國的關注，隨即在國際上掀起了研制和生產(chǎn)無刷直流系統(tǒng)的熱潮，這業(yè)標志著無刷直流電動機走向?qū)嵱秒A段。57隨著人們對無刷直流電動機特性了解的日益深入，無刷直流電動機的
6、理論也逐漸得到了完善。1986年，H.R.Bolton對無刷直流電動機作了全面系統(tǒng)的總結，指出了無刷直流電動機的研究領域，成為無刷直流電動機的經(jīng)典文獻，標志著無刷直流電動機在理論上走向成熟。我國對無刷直流電動機的研究起步較晚。1987年，在北京舉辦的聯(lián)邦德國金屬加工設備展覽會上，SIEMENS和BOSCH兩公司展出了永磁自同步伺服系統(tǒng)和驅(qū)動器，引起了國內(nèi)有關學者的廣泛注意，自此國內(nèi)掀起了研制開發(fā)和技術引進的熱潮。經(jīng)過多年的努力，目前，國內(nèi)已有無刷直流電動機的系列產(chǎn)品，形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模。1.2無刷直流永磁電動機與有刷直流永磁電動機的比較表1-1無刷直流永磁電動機與有刷直流永磁電動機的
7、比較項目無刷直流電動機有刷直流電動機換向借助轉自子位置傳感器實現(xiàn)電子換向由電刷和換向器進行機械換向維護由于沒有電刷和換向器，很少需要維護需要周期性維護壽命比較長比較短機械（速度/力矩）特性平（硬）在負載條件下能在所有速度上運行中等平（中等硬）。在較高速度上運行時，電刷摩擦增加，有用力矩減小效率由于沒有電刷壓降，所以效率高中等輸出功率/外形尺寸之比高由于電樞繞組設置在與機殼相連的定子上，容易散熱。這種優(yōu)異的熱傳導特性允許減小電動機的尺寸，所以輸出
