永磁無刷電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

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1、永磁無刷電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目錄摘　要IIAbstractIII目錄IV1緒論11.1課題研究的背景及意義11.2課題研究的現(xiàn)狀11.3課題研究的主要內(nèi)容12永磁無刷直流電機(jī)介紹22.1永磁無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)22.1.1電動(dòng)機(jī)本體22.1.2轉(zhuǎn)子位置傳感器22.1.3橋式逆變電路32.2PMBLDC的工作原理32.2.1PMBLDC控制方式43基于STC12C5608的控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)63.1系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)框圖63.2系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)63.2.1電源電路總框架63.2.25V直流電源設(shè)計(jì)73.2.3驅(qū)動(dòng)芯片IR213

2、0電源設(shè)計(jì)73.3STC12C5608及其外圍電路設(shè)計(jì)83.3.1STC12C5608主要參數(shù)83.3.2STC12C5608外圍電路設(shè)計(jì)83.4功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)93.4.1驅(qū)動(dòng)芯片選擇93.4.2IR2130芯片特點(diǎn)103.5按鍵與顯示部分設(shè)計(jì)103.5.1IC集成芯片的優(yōu)點(diǎn)103.5.2TM1630主要參數(shù)103.5.3按鍵及顯示部分電路設(shè)計(jì)114PMBLDC主電路設(shè)計(jì)124.1主電路整流電路設(shè)計(jì)124.1.1電源元件參數(shù)計(jì)算124.2電機(jī)主電路設(shè)計(jì)144.2.1逆變電路設(shè)計(jì)144.2.2逆變電路調(diào)制方式及波形分析

3、145系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析205.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹205.1.1實(shí)物圖20275.2系統(tǒng)調(diào)試過程225.2.1控制電路調(diào)試225.2.2驅(qū)動(dòng)電路調(diào)試225.2.3顯示及按鍵電路調(diào)試225.2.4系統(tǒng)整體調(diào)試225.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析226結(jié)論與展望24參考文獻(xiàn)25致謝27附錄28271緒論1.1課題研究的背景及意義永磁無刷直流電機(jī)（PermanentmagnetbrushlessDCmotor,簡稱為PMBLDC）與其它傳統(tǒng)的電機(jī)相比，具有調(diào)速范圍廣，轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)異，效率高，運(yùn)行穩(wěn)定等顯著優(yōu)點(diǎn)。該電機(jī)不錯(cuò)的處理了有刷電機(jī)換向這

4、一難題，在多個(gè)方面均達(dá)到了很高的指標(biāo)，比如：電機(jī)過載能力、快速性等。PMBLDC引用先進(jìn)的控制策略，將進(jìn)一步提高其整體性能。該電機(jī)可配置快速、高性能、實(shí)時(shí)數(shù)字控制器，組合成調(diào)速裝置，應(yīng)用于電動(dòng)汽車等領(lǐng)域?；赟TC12C5608的PMBLDC調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是一種新型的方式。STC12C5608良好的可靠性與抗干擾性保證了電機(jī)調(diào)速的平穩(wěn)性、準(zhǔn)確性與快速性，使電機(jī)控制更具可靠性。這種調(diào)速方式大大提高了電機(jī)運(yùn)行效率，減少了無功損耗，有利于環(huán)境保護(hù)，符合我國提倡的科學(xué)發(fā)展觀。1.2課題研究的現(xiàn)狀新型永磁材料的推出，高性能功率管

5、的問世等因素有力地推動(dòng)了PMBLDC的快速發(fā)展。在國外，PMBLDC已被廣泛用于對電機(jī)有特殊要求的領(lǐng)域；但是在國內(nèi)，由于國際上對我國實(shí)行大功率PMBLDC的技術(shù)封鎖，國內(nèi)中小功率PMBLDC發(fā)展較快。PMBLDC在國內(nèi)主要被應(yīng)用于電動(dòng)車與航空航天領(lǐng)域。當(dāng)今，國內(nèi)國外主要對PMBLDC的以下方面進(jìn)行探究：（1）控制策略的研究：由于控制理論的快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，誕生了諸如變結(jié)構(gòu)控制、智能控制等新型控制策略；（2）轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的研究：轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)對低速運(yùn)行狀態(tài)下的電機(jī)影響很大，因此需要對其加以抑制；（3）無位置傳感器電機(jī)的研究：當(dāng)不

6、含位置傳感器時(shí)，電機(jī)的結(jié)構(gòu)將變得簡單，同時(shí)可靠性有所增強(qiáng)。1.3課題研究的主要內(nèi)容1．學(xué)習(xí)和研究PMBLDC的工作原理，理解該電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的性能特點(diǎn)及工作要求；2．掌握STC12C5608單片機(jī)的應(yīng)用與開發(fā)；3．設(shè)計(jì)調(diào)速系統(tǒng)的硬件電路，包括STC12C5608單片機(jī)外圍電路，基于TM1630的按鍵電路，基于IR2130的功率驅(qū)動(dòng)電路，基于IRF840的主電路等；4．完成硬件電路調(diào)試，測量PWM輸出波形，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的有效性。27永磁無刷直流電機(jī)介紹1.1永磁無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)PMBLDC基本結(jié)構(gòu)可看成主電路，電動(dòng)機(jī)本體和位

7、置傳感器三部分。其結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。圖2.1PMBLDC的結(jié)構(gòu)圖1.1.1電動(dòng)機(jī)本體電機(jī)的本體由轉(zhuǎn)子與定子構(gòu)成。無刷電機(jī)與有刷電機(jī)的不同之處在于：有刷電機(jī)具有固定的永磁定子和轉(zhuǎn)動(dòng)的電樞繞組，而無刷電機(jī)則具有固定的電樞繞組和轉(zhuǎn)動(dòng)的永磁轉(zhuǎn)子。無刷電機(jī)是將電樞繞組安裝在與機(jī)殼連接的定子上面，這樣更加有助于發(fā)散熱量。定子鐵心的繞組具有單相和三相，電樞繞組可以是Y連接和△連接?？紤]系統(tǒng)性能和成本，最廣泛使用的是Y連接，無中心點(diǎn)引出且三相對稱的PMBLDC。1.1.2轉(zhuǎn)子位置傳感器PMBLDC中另一個(gè)非常重要的部分就是位置傳感器

8、，和一般的直流電機(jī)最大的不同就是直流電機(jī)沒有這部分。它的功能是在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，實(shí)時(shí)檢測轉(zhuǎn)子的位置，并將這個(gè)轉(zhuǎn)子所處的磁極的位置信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，控制電路要根?jù)這個(gè)電壓信號來調(diào)整輸出，使電機(jī)電樞電流進(jìn)行有規(guī)律的換相，以此來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的位置傳感器主要有：霍爾、電磁和光電這三種方式。在PMBLDC中常常使用霍爾式位置傳感器