無刷直流電動機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

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1、參考文獻(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)無刷直流電動機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)歷層次大專教學(xué)系名稱電子工程系專業(yè)名稱電子信息工程技術(shù)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師2013年3月20日43參考文獻(xiàn)摘要無刷直流電動機(jī)(brushlessdirectcurrentmotorBLDCM)是新型機(jī)電一體化電機(jī),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(jī)明顯的發(fā)展趨勢。無刷直流電動機(jī)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(qiáng)、無換向火花、無無線電干擾、無勵(lì)磁損耗及運(yùn)行壽命長等諸多優(yōu)點(diǎn)。近年來,由于永磁材料性能提高、制造成本價(jià)格下降、電力電子技術(shù)發(fā)展及對電機(jī)性能要求等因素的影響,無刷直流電

2、動機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)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(jī)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(gè)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(jī)的應(yīng)用將更加普及。本設(shè)計(jì)使用PIC16F726單片機(jī)來驅(qū)動無刷直流電動機(jī)，單片機(jī)采集電路使用霍爾傳感器，經(jīng)軟件編程后，實(shí)現(xiàn)無刷直流電動機(jī)的控制。關(guān)鍵詞：無刷直流電機(jī)；PIC單片機(jī)；電動自行車；控制系統(tǒng)43參考文獻(xiàn)目錄無刷直流電動機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1摘要I目錄II第一章概述11.1無刷直流電機(jī)發(fā)展歷程11.2無刷直流電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)21.

3、3無刷直流電機(jī)控制器研究4第二章無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案62.1三相無刷直流電機(jī)星形連接全橋驅(qū)動原理62.2直流電動機(jī)的PWM調(diào)速原理8第三章無刷直流電機(jī)硬件設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)174.1概述174.2主程序1843參考文獻(xiàn)4.3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(yīng)關(guān)系254.7數(shù)字PI速度調(diào)節(jié)25結(jié)論29致謝30參考文獻(xiàn)3143參考文獻(xiàn)第一章概述1.1無刷直流電機(jī)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。

4、而電機(jī)作為機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，經(jīng)過一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍已遍及現(xiàn)代社會和國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域及環(huán)節(jié)。為了適應(yīng)不同的實(shí)際應(yīng)用，各種類型的電機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，其中包括同步電機(jī)、異步電機(jī)、直流電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)的各種類型的電機(jī)，其容量小到幾毫瓦，大到百萬千瓦。相比之下，同步電機(jī)具有轉(zhuǎn)矩大、效率和精度高、機(jī)械特性硬等優(yōu)點(diǎn)，但調(diào)速困難，容易“失步”等弱點(diǎn)大大限制了它的應(yīng)用范圍；異步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運(yùn)行可靠、價(jià)格便宜，但其機(jī)械特性軟、啟動困難、功率因數(shù)低、不能經(jīng)濟(jì)地實(shí)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(lì)磁電流，從而降低電網(wǎng)功率因數(shù)；開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子既無繞組也無永磁體

5、，其結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，但低速時(shí)具有較大的轉(zhuǎn)矩，控制換向時(shí)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(jī)的推廣應(yīng)用；直流電機(jī)具有運(yùn)行效率高和調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)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(jī)、起重設(shè)備等。目前，小容量的直流電機(jī)在自動控制系統(tǒng)中仍然得到廣泛應(yīng)用。但是，傳統(tǒng)直流電機(jī)均采用電刷以43參考文獻(xiàn)機(jī)械方式換向，因而存在機(jī)械摩擦，使得電機(jī)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(diǎn)，從而限制了其在某些特殊場合的應(yīng)用。因此，在一些對電機(jī)性能要求較高的中小型應(yīng)用場

6、合，亟需新型高性能電機(jī)的出現(xiàn)。無刷直流電機(jī)是在有刷直流電機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。1831年法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，從而奠定了現(xiàn)代電機(jī)的理論基礎(chǔ)。19世紀(jì)40年代，第1臺直流電機(jī)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(jī)在一個(gè)多世紀(jì)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(jī)的弊病，20世紀(jì)30年代，一些學(xué)者開始研制采用電子換向的無刷直流電機(jī),為無刷直流電機(jī)的誕生提供了條件。但由于當(dāng)時(shí)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(jī)只

7、能停留在實(shí)驗(yàn)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(jī)機(jī)械電刷換向裝置的專利，這就是現(xiàn)代無刷直流電機(jī)的雛形，但是該裝置還是存在了一些問題。其后，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)和不斷實(shí)踐，借助霍爾元件實(shí)現(xiàn)電子換相的無刷直流電機(jī)終于在1962年問世，從而開創(chuàng)了無刷直流電機(jī)產(chǎn)品化的新紀(jì)元。20世紀(jì)70年代初期，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(shí)現(xiàn)換相的無刷直流電機(jī)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(dǎo)體功率器件相繼出現(xiàn)，再加上鈷、鐵、硼等高性能永磁材料的問世