一种无刷直流电动机控制系统设计

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无刷直流电机控制系统设计与实现

一、本文概述

随着科技的不断进步和电机技术的快速发展，无刷直流电机（Brushless Direct Current, BLDC）因其高效率、低噪音、长寿命等优点，在电动工具、航空航天、汽车电子、家用电器等多个领域得到了广泛应用。然而，要实现无刷直流电机的高效、稳定运行，离不开先进且可靠的控制系统。本文旨在对无刷直流电机控制系统的设计与实现进行深入探讨，分析控制策略、硬件构成和软件编程，并结合实例，详细阐述控制系统在实际应用中的表现与优化方向。通过本文的研究，希望能够为相关领域的学者和工程师提供有价值的参考，推动无刷直流电机控制系统技术的进一步发展和应用。

二、无刷直流电机基本原理

无刷直流电机（Brushless DC Motor, BLDCM）是一种采用电子换向器代替传统机械换向器的直流电机。其基本工作原理与传统的直流电机相似，即利用磁场与电流之间的相互作用产生转矩，从而实现电机的旋转。但与传统直流电机不同的是，无刷直流电机在结构上取消了碳刷和换向器，采用电子换向技术，通过电子控制器对电机内部的绕组进行通电控制，从而实现电机的旋转。

无刷直流电机通常由定子、转子、电子控制器和位置传感器等部分组成。定子由铁芯和绕组组成，负责产生磁场；转子则是由永磁体或电磁铁构成，负责在磁场中受力旋转。电子控制器是无刷直流电机的核心部分，它根据位置传感器提供的转子位置信息，控制电机绕组的通电顺序和通电时间，从而实现电机的连续旋转。位置传感器则负责检测转子的位置，为电子控制器提供反馈信号。

直流无刷电机的控制系统设计方案

直流无刷电机的控制系统设计方案1 引言

1.1 题目综述

直流无刷电机是在有刷直流电机的基础上发展起来的，它不仅保留了有刷直流电机良好的调试性能，而且还克服了有刷直流电机机械换相带来的火花、噪声、无线电干扰、寿命短及制造成本高和维修困难等等的缺点。与其它种类的电机相比它具有鲜明的特征：低噪声、体积小、散热性能好、调试性能好、控制灵活、高效率、长寿命等一系列优点。基于这么多的优点无刷直流电机有了广泛的应用。比如电动汽车的核心驱动部件、电动车门、汽车空调、雨刮刷、安全气囊；家用电器中的DVD、VCD、空调和冰箱的压缩机、洗衣机；办公领域的传真机、复印机、碎纸机等；工业领域的纺织机械、医疗、印刷机和数控机床等行业；水下机器人等等诸多应用[1]。

1.2 国内外研究状况

目前，国内无刷直流电机的控制技术已经比较成熟，我国已经制定了GJB1863无刷直流电机通用规范。外国的一些技术和中国的一些技术大体相当，美国和日本的相对比较先进。当新型功率半导体器件：GTR、MOSFET、IGBT等的出现，以及钕铁硼、钐鈷等高性能永磁材料的出现，都为直流电机的应用奠定了坚实的基础。近些年来，计算机和控制技术快速发展。单片机、DSP、FPGA、CPLD等控制器被应用到了直流电机控制系统中，一些先进控制技术也同时被应用了到无刷直流电机控制系统中，这些发展都为直流电机的发展奠定了坚实的基础。

经过这么多年的发展，我国对无刷电机的控制已经有了很大的提高，但是与国外的技术相比还是相差很远，需要继续努力。所以对无刷直流电机控制系统的研究学习仍是国内的重要研究内容[2]。

直流无刷电机控制器设计

随着科技的不断发展，直流无刷电机作为一种环保、节能的电机类型，其应用越来越广泛。而直流无刷电机的控制器作为实现电机运动的核心部件，其设计对于电机的性能和寿命有着至关重要的影响。本文将探讨直流无刷电机控制器设计的相关概念和要点，旨在实现高效、长寿命的电机驱动。

直流无刷电机与控制器

直流无刷电机是一种通过电子换向装置替代传统机械换向装置的电机，具有结构简单、维护方便、效率高等优点。而控制器作为直流无刷电机的核心部分，通过调节电机绕组中的电流实现对电机运动的控制。根据不同的应用场景和需求，控制器可以有多种不同的设计方案。控制器设计

硬件设计

控制器硬件设计主要是选择合适的微控制器、功率器件、传感器等元器件，并根据实际需求设计电路板和接插件。在硬件设计过程中，需要考虑到控制器的可靠性、稳定性和扩展性。

软件设计

控制器软件设计主要涉及到电机控制策略和算法的实现。常见的控制策略包括PID控制、PWM控制、速度闭环控制等。软件设计需要结合实际应用场景和电机类型，选择合适的控制算法，并进行优化以实现更好的电机控制效果。

实例分析

以一款应用于真空泵的直流无刷电机控制器为例，该控制器采用STM32微控制器，通过PWM控制和速度闭环控制策略实现对电机的精确控制。在实际应用中，该控制器能够在保证电机高效运行的同时，实现对电机的过热保护和故障诊断，有效延长了电机的使用寿命。

直流无刷电机控制器设计是实现高效、长寿命电机驱动的关键。本文介绍了直流无刷电机与控制器的基本概念，并从硬件设计和软件设计两个方面探讨了控制器设计的要点。同时，通过实例分析，说明控制器设计需要结合实际应用场景和电机类型，选择合适的控制策略和算法，并进行优化以实现更好的电机控制效果。

直流无刷电机控制系统设计说明

直流无刷电机控制系统设计

摘要

继有刷直流电动机发展后，无刷直流电机也相继有了发展。目前，尽管各种各样的直流电动机和交流电动机在工业传动应用中发挥了主导作用，但无刷直流电动机也正备受关注。

随着这社会的不断发展、人们的生活水平不断提高，同时办公自动化、现代化生产、发展等关键设备也都慢慢走向高智能化、小型化和高效率化，电机作为执行元件的重要部分，需要具有效率高、速度快和精度高等等特点，因此直流无刷电机的应用得到了逐步的推广。

本设计首先介绍了直流无刷电机国外发展现状，然后研究了直流无刷电机的基本运行原理，再次建立了以AT89C51单片机为核心的硬件电路和软件流程图，最后在MATLAB中搭建仿真模型，仿真结果验证了直流无刷电机控制系统的正确性。

关键词：直流无刷电机；单片机；MATLAB

第一章绪论

1.1 研究意义

直流无刷电机是一种新型电机，由于它结合机电一体化，因此有高动态响应、高热容量、高效率和高可靠性等等诸多优势，而且长寿命、低噪声和低成本等方面也是其它的优势。从现阶段来看，随着不断地有新材料技术的出现，直流无刷电机的发展也因此获得了良好的契机。目前无刷电机的各方面的应用已经遍布各种各样的领域，办公自动化和工厂自动化等方面就比较的需要小功率直流无刷电机，例如家用电器或者是外设复印机等等。所以说，无刷电机目前正在快速地取代传统电机的地位。

直流无刷电机集特种电机、变速结构、检测元件、控制软件与硬件于一体，形成新一代伺服系统，体现了当今应用科学的许多最新成果，是机电一体化的高新技术产品。直流无刷电机集交流电机和直流电机优点于一体，它既具有交流电机结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，又具备直流电机运行效率高、调速性能好的特点，同时无励磁损耗。在电磁结构上和有刷直流电动机一样，不过无刷直流电动机的电枢绕组是处在定子上的，永久磁钢安装在转子上，采用多相形式的电枢绕组，在通过逆变器之后，然后连接到直流电源上面，定子方面利用了电子换向来替换传统电机的电刷和换向器，在各绕组依次通电后，跳跃式的旋转磁场会气隙中生成，同时与转子的主磁场相互作用，因此产生电磁转矩，和其它电机相比，直流无刷电机具有高可靠性和高效率等优势，由于现阶段，随着具体性能的提高与价格的下降等优势的新型稀土永磁材料不断出现，这给永磁直流无刷电机在成本方面带来了下降，因此其优势将会越发的凸显出来。在一些发

无刷直流电动机控制系统

设计内容与设计要求

一.设计内容：

1. 介绍无刷直流电动机（BLDCM）的工作原理、调速系统的组成及功能。

2. 分析功率控制器的主电路拓扑形式。

3. 给出三相无刷直流电动机控制系统的框图。

4. 电流调节器的设计。

二、设计要求：

1、思路清晰，给出整体设计和电路图。

2、给出具体设计思路和电路。

3、写出设计报告。

主要设计条件

1.提供被控电机；

2.提供设计要求；

3.提供调试用实验室；

说明书格式1．课程设计封面；

2．任务书；

3．说明书目录；

4．正文

5．总结与体会；

6. 参考文献

7. 课程设计成绩评分表

进度安排

1: 课题内容介绍和查找资料；

2: 总体电路设计和分电路设计；

3: 写设计报告，打印相关图纸；

4: 答辩；

参考文献

1、《电机控制》

2、《电力电子技术》

3、《特种电机及其控制》

4、《电机的DSP控制技术及其应用》

5、《电机拖动与控制》

6、《特种交流电机及其计算机控制与仿真》

简介 (6)

第一章直流无刷电机的工作原理 (7)

1.基本工作原理 (7)

2.无刷直流电动机的组成 (10)

第二章无刷直流电机的控制 (11)

1.无刷直流电机的控制原理 (11)

2.转子的控制 (13)

3.速度的控制 (14)

第三章电机的反馈 (15)

1.电流测量 (15)

2. RPM转速测量 (15)

第四章硬件设计 (16)

1. LPC2141的使用方法 (16)

小结 (17)

电气与信息工程系课程设计评分表 (18)

简介

直流无刷电机:又称“无换向器电机交一直一交系统”或

“直交系统”。是将交流电源整流后变成直流，再由逆变器转换

无刷直流电动机的设计

无刷直流电动机（BLDC）是一种基于电子换向器和磁传感器的新型电机，具有高效率、高功率密度、高可靠性、无摩擦等优点，广泛应用于工业、农业、家电和汽车等领域。本文将介绍无刷直流电动机的设计原理、

设计流程和一些关键技术。

一、设计原理

无刷直流电动机的工作原理是利用永磁体和电流产生的磁场相互作用，从而产生转矩。它的转子由一个或多个永磁体组成，通过电流换向器控制

电流的方向，从而实现转子的旋转。无刷直流电动机通常采用三相设计，

每相之间的换向角为120度。

二、设计流程

1.确定电机的额定功率和转速。

根据设计要求，确定电机的额定功率和转速。这些参数将决定电机的

尺寸、材料和冷却方式等。

2.选择永磁材料和磁路设计。

根据电机的运行环境和功率需求，选择合适的永磁材料。同时，设计

磁路以确保磁通密度的均匀分布和最小的磁路损耗。

3.设计定子绕组和绝缘系统。

根据电机的功率和电压要求，设计定子绕组。同时，设计合适的绝缘

系统以确保电机的安全性和可靠性。

4.确定电流换向器的拓扑和控制策略。

选择合适的电流换向器拓扑（如半桥、全桥等）以及控制策略（如PWM控制、电流环控制等），以实现电机的换向操作。

5.进行磁场分析和电磁设计。

通过磁场分析软件，进行电磁设计。通过磁场分析，可以得到电机的

特性曲线、转矩和功率密度等指标。

6.进行结构设计和热分析。

根据电机的尺寸和电机的工作环境，进行结构设计和热分析。结构设

计要考虑机械强度、制造成本等因素，热分析要考虑散热方式和绝缘系统。

7.制造和测试。

根据设计图纸进行电机的制造。制造完成后，进行测试，通过测试结

无刷直流电机控制系统设计

随着技术的不断发展，无刷直流电机（BLDC）在许多领域的应用越来越广泛。相比有刷直流电机，无刷直流电机具有更高的效率和更长的使用寿命。因此，设计一种高效、稳定、可靠的无刷直流电机控制系统至关重要。本文将介绍无刷直流电机控制系统的设计思路和实现方法。

关键词：无刷直流电机、控制系统、系统架构、电路设计、软件设计。无刷直流电机控制系统主要由电机、驱动器、传感器和控制器等组成。电机是系统的核心，其性能直接影响整个系统的表现。驱动器的作用是驱动电机运转，同时需要满足系统的动态性能和稳定性要求。传感器主要用于反馈电机的位置和速度信息，以便控制器可以精确地控制电机。控制器是无刷直流电机控制系统的核心，它负责处理传感器反馈的信息，并输出控制信号来控制电机的运转。

系统架构方面，无刷直流电机控制系统可以采用基于数字信号处理（DSP）或微控制单元（MCU）的方案。数字信号处理（DSP）具有运算能力强、速度快的优点，但价格较高。微控制单元（MCU）具有价格低、易于编程的优势，但运算能力较弱。在电路设计方面，主要需要考虑功率电路、控制电路和传感器的接口。功率电路需要满足电机

的功率需求，同时需要考虑到过流、过压等保护措施。控制电路需要实现控制算法的硬件实现，同时需要提供必要的接口与上位控制器进行通信。传感器的接口需要满足不同传感器的数据采集需求，并需要处理好信号的同步和传输问题。

在软件设计方面，无刷直流电机控制系统需要实现控制算法的软件实现。一般而言，控制算法可以采用PID（比例-积分-微分）控制算法或模糊控制算法等。PID控制算法是一种线性控制算法，通过调整比例、积分和微分三个参数，可以实现对电机的精确控制。模糊控制算法则是一种非线性控制算法，它通过模糊逻辑和规则实现对电机的控制，具有适应性强、鲁棒性好的优点。

无刷直流电机控制系统的设计——毕业设计

学号：1008421057

本科毕业论文（设计）

(2014届)

直流无刷电机控制系统的设计

院系电子信息工程学院

专业电子信息工程

姓名胡杰

指导教师陆俊峰陈兵兵

高工助教

2014年4月

摘要

无刷直流电机的基础是有刷直流电机，无刷直流电机是在其基础上发展起来的。现在无刷直流电机在各种传动应用中虽然还不是主导地位，但是无刷直流电机已经受到了很大的关注。

自上世纪以来，人们的生活水平在不断地提高，人们在办公、工业、生产、电器等领域设备中越来越趋于小型化、智能化、高效率化，而作为所有领域的执行设备电机也在不断地发展，人们对电机的要求也在不断地改变。现阶段的电机的要求是高效率、高速度、高精度等，由此无刷直流电机的应用也在随着人们的要求的转变而不断地迅速的增长。

本系统的设计主要是通过一个控制系统来驱动无刷直流电机，主要以DSPIC30F2010芯片作为主控芯片，通过控制电路采集电机反馈的霍尔信号和比较电平然后通过编程的方式来控制直流无刷电机的速度和启动停止。

关键词：控制系统；DSPIC30F2010芯片；无刷直流电机

Abstract

Brushless dc motor is the basis of brushless dc motor, brushless dc motor is developed on the basis of its. Now in all kinds of brushless dc motor drive applications while it is not the dominant position, but the brushless dc motor has been a great deal of attention.

一种用于无刷直流电动机的新型控制器设计

0 引言

一直以来直流电动机在各个领域中都具有较为广泛的应用，传统直流电动机设计主要是由电刷与滑环组成，这种直流电动机普遍存在具有火花、噪音大以及无线干扰等缺陷。近年来，随着半导体技术的逐渐成熟，无刷直流电机逐渐开始趋于成熟，在实际中的应用范围得以有效拓展。为了满足无刷直流电机在特定环境中的使用要求，在本文的研究当中设计了一种新型无刷直流电机控制器，具体设计条件如下：额定工作电压为28V，负载转速为8000r/min，工作额定电流为300A，控制芯片为Microchip 公司所生产的dsPIC30F4012 数字控制芯片。

1 控制方案选择

在本文的研究中所使用的电机的主要功能在于输出一定的转矩与转速，在实际工程应用中需要对该电机做出如下特征假定：（1）电机的气隙磁感应强度沿气隙矩形分布；（2）在绕组通电时电枢反应对磁极磁通的影响相对较小，可以完全忽略不计；（3）功率器件在开关状态下的管压降为恒值；（4）各相绕组对称，其对应的控制单元完全一致，相应电气时间常数忽略不计；（5）传感器以及控制电路等的实际功耗也可以完全忽略不计。

基于上述假设对该电机的电压

平衡进行分析可以发现其反向电动势与其转速以及电流成正相关。由于本文的研究要求无刷电机转矩控制需要转化为电流控制，因此，采用对电机的相电流进行控制。

2 硬件设计

2.1 系统原理图

该控制器的系统原理图如下图1中所示，从图2中可以发现该系统采用了dsPIC30F4012数字控制芯片作为系统控制电路，并通过对中断信号、霍尔信号以及相电流的采集与检测来输出PWM 信号，进而实现对电机的驱动控制权。在该控制权内部DC/DC 电源模块主要负责母线电压的转换与控制，能将28V 母线电压转化为5V 与15V 电源，进而实现三相控制。

无刷直流电动机驱动控制电路的设计和实现

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触持电棚２０１３年第４１卷第ｌ期
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无刷直流电动机驱动控制电路的设计和实现
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宰文姣
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无刷直流电机控制系统的设计与应用研究

无刷直流电机（Brushless DC Motor，缩写为BLDC）是使用永磁物体和电子积极转换来工作的一种电动机。与传统的直流电机不同，BLDC电机在转子和定子不

接触的情况下工作，可以大大提高效率和减少排放。因此，在现在的工业、交通、医疗、农业等领域中越来越受到重视和应用。为了更好地利用和控制BLDC电机，设计一个高效的BLDC电机控制系统至关重要。

一、无刷直流电机的工作原理

BLDC电机主要由三个电枢和一个永磁体组成，电枢通常被安装在电机外壳和

电动机内部，永磁体被固定在转子上。BLDC的通电方式通过0、1二进制来确认

触发完整系统，当其中一个电枢接收到信号 (1) 时它接收电，另外两个电枢接收电

就会关闭。这个过程会调整电机的磁场，使得转子开始旋转。一旦转子开始转动，电枢会依次接收到电信号，并逐渐关闭。这个过程维持着BLDC电机的旋转过程。BLDC电机转速和负载大小的关系可以通过改变电枢的信号频率和电压来调整，使

电机工作在不同的工作状态中。

二、BLDC电机的控制系统

BLDC电机常用的控制系统有两种，一是使用斩波器控制的开环系统（即

BLDC传统驱动器），另一种是使用功率半导体器件驱动的封闭环控制系统（即BLDC伺服驱动器）。开环系统的优点是在价格上更便宜，使用也更简单，但是它

受到转子位置，电池电压波动，温度波动等因素的影响，使得其在转速和轮廓方面性能相对较差；伺服驱动器的优点是利用编码器或者霍尔传感器来实时监测转子位置，可以动态调整电压和频率，从而可以控制转速和负载大小，使得性能更加稳定。

直流无刷电机的控制系统设计方案

直流无刷电机（BLDC）是一种能够提供高效可靠的电动机驱动方案的电机。它具有高效率、高功率密度、长寿命和低噪音等特点，广泛应用于工业、汽车和消费电子等领域。在这篇文章中，我们将探讨直流无刷电机控制系统的设计方案。

一、控制器选择

选择合适的控制器对于直流无刷电机的性能至关重要。常见的控制器包括传感器基本反馈控制器和无位置传感器矢量反馈控制器。

1.传感器基本反馈控制器：传感器基本反馈控制器通过对电机速度和位置的测量反馈来控制电机。它具有简单的硬件结构和易于实现的特点，适用于对控制精度要求不高和成本要求较低的应用。

2.无位置传感器矢量反馈控制器：无位置传感器矢量反馈控制器通过使用电流、电压和速度等参数来估计电机的位置和速度，从而进行闭环控制。它能够提供更高的控制精度和动态性能，适用于对控制精度要求较高的应用。

二、传感器选择

1.霍尔传感器：霍尔传感器通过检测电机转子上的永磁体磁场变化来确定电机的位置。它具有结构简单、成本低和使用方便等优点，适合于低成本和低精度的应用。

2.编码器：编码器通过检测电机转子的机械运动，如转子的转速和位置来确定电机的位置。它具有较高的精度和抗干扰能力，适用于对控制精度要求较高的应用。

3.霍尔传感器与编码器混合使用：为了兼顾成本和精度要求，可以采

用霍尔传感器与编码器混合使用的方式进行控制。霍尔传感器用于测量电

机的粗位置信息，编码器用于提供更精确的位置和速度信息。

三、控制策略选择

1.电流控制：电流控制是直接控制电机的电流大小和方向，从而控制

无刷直流电机控制系统设计

一、引言

近年来，无刷直流电机由于其高效、低噪音和长寿命等特点，被广泛运用在各种领域，如电动汽车、无人机、工业机器人等。无刷直流电机的控制系统是整个系统的核心，其设计的优劣直接影响到系统的性能和稳定性。因此，对无刷直流电机控制系统的研究具有重要意义。

二、无刷直流电机基本原理

无刷直流电机是一种将交流电转换成直流电的电机，其工作原理和普通直流电机基本相同。传统的直流电机是通过换向器将直流电源提供的直流电转换成交流电，再通过电刷与换向器进行配合，使得电机能够正常转动。然而，无刷直流电机通过内部的传感器，能够实时检测转子位置，在合适的时机切换相序，从而实现电机的转动。其与直流电机相比，具有结构简单、寿命长、噪音低等特点。

三、无刷直流电机控制系统的组成

无刷直流电机控制系统主要由传感器、电机驱动器和控制算法三部分组成。

1. 传感器

传感器主要用于检测转子位置和转速等信息，常见的传感器有霍尔传感器、编码器等。通过传感器获得的信息可以提供给控制系统，以便实时控制电机的工作状态。

2. 电机驱动器

电机驱动器作为控制系统的核心部件，主要用于控制电机的转速和方向。电机驱动器通常由功率放大器和控制电路组成，通

过接收控制信号，控制电机的运行。

3. 控制算法

控制算法是无刷直流电机控制系统的关键，常见的控制算法有电流反馈控制、速度反馈控制和位置反馈控制等。通过对传感器获得的信息进行处理和分析，控制算法能够准确地控制电机的运行状态，实现所需的功能。

四、无刷直流电机控制系统设计

基于单片机的无刷直流电动机的控制系统设计

文章标题：基于单片机的无刷直流电动机的控制系统设计

一、引言

在现代工业生产和民用设备中，无刷直流电动机（BLDC）的应用越来越广泛。它具有高效率、高功率密度、响应速度快等特点，在电动汽车、家电、医疗器械等领域都有着重要地位。而基于单片机的无刷直流电动机控制系统设计，正是为了更精准地控制电动机的运行，以满足不同领域的需求。

二、无刷直流电动机的原理和特点

1. 无刷直流电动机的工作原理及结构

无刷直流电动机是一种能够将直流电能转换为机械能的电动机，它的结构简单、维护成本低、寿命长。其工作原理是利用永磁铁和定子电磁绕组之间的磁场相互作用，通过改变转子上的磁场来实现电动机的转动。

2. 无刷直流电动机的特点

高效率：相比传统的直流电动机，无刷直流电动机具有更高的能量转换效率。

响应速度快：由于无需使用机械换向装置，无刷直流电动机转速响应速度快。

寿命长：由于无刷直流电动机少了机械换向装置，因此减少了摩擦，提高了机械寿命。

三、基于单片机的无刷直流电动机控制系统设计

1. 电机驱动器

在基于单片机的无刷直流电动机控制系统中，选择合适的电机驱动器

至关重要。常见的电机驱动器包括晶闸管驱动器、电子换向驱动器等。通过合理选择电机驱动器，可以实现对电动机的高效控制，提高电动

机的性能和稳定性。

2. 控制算法

控制算法是影响电动机性能的关键因素之一。在基于单片机的控制系

统设计中，PID控制算法是常用的一种。通过对电机转速、转矩进行

实时调节，可以使电机在不同工况下获得良好的控制效果。

3. 硬件设计

在基于单片机的无刷直流电动机控制系统设计中，硬件设计包括单片

无刷直流电动机控制系统设计

无刷直流电动机控制系统设计方案

第1章概述 (1)

1.1 无刷直流电动机的发展概况 (1)

1.2 无刷直流永磁电动机和有刷直流永磁电动机的比较 (2)

1.3 无刷直流电动机的结构及基本工作原理 (3)

1.4 无刷直流电动机的运行特性 (6)

1.4.1 机械特性 (6)

1.4.2 调节特性 (6)

1.4.3 工作特性 (7)

1.5 无刷直流电动机的使用和研究动向 (8)

第2章无刷直流电动机控制系统设计方案 (10)

2.1 无刷直流电动机系统的组成 (10)

2.2 无刷直流电动机控制系统设计方案 (12)

2.2.1 设计方案比较 (12)

2.2.2 无刷直流电动机控制系统组成框图 (13)

第3章无刷直流电动机硬件设计 (15)

3.1 逆变主电路设计 (15)

3.1.1 功率开关主电路图 (15)

3.1.2 逆变开关元件选择和计算 (15)

3.2 逆变开关管驱动电路设计 (17)

3.2.1 IR2110功能介绍 (17)

3.2.2 自举电路原理 (19)

3.3 单片机的选择 (20)

3.3.1 PIC单片机特点 (20)

3.3.2 PIC16F72单片机管脚排列及功能定义 (22)

3.3.3 PIC16F72单片机的功能特性 (22)

3.3.4 PWM信号在PIC单片机中的处理 (23)

3.3.5 时钟电路 (23)

3.3.6 复位电路 (24)

3.4 人机接口电路 (24)

3.4.1 转把和刹车 (24)

3.4.2 显示电路 (25)

3.5 门阵列可编程器件GAL16V8 (27)

3.5.1 GAL16V8图及引脚功能 (27)

无刷直流电机单片机控制调速系统设计

【摘要】本文设计了一种无刷直流电机单片机控制系统，给出了系统的硬件构成和软件设计方案。该系统主要由AT89S52单片机和无刷直流电机专用控制芯片LM621构成，单片机是系统的核心，LM62l是专用于带霍尔位置传感器的三相或四相无刷直流电动机控制的集成电路芯片，具有比较全面的功能。电动机的位置传感器信号可以直接接至芯片上，它的输出端可以提供35mA的基极电流.可以直接驱动双极型功率晶体管或功率MOSFET管。由于LM621可以直接与外部PWM信号连接，因此，可以十分方便地实现对电动机的调速控制，本文采用单片机软件所产生的PWM信号来改变加在直流电机电枢上的电压，实现系统调速。LM62l最重要的作用就是具有自动换相功能，使单片机有更多的时间进行通讯、检测、故障诊断等其他工作，为系统今后的升级提供了条件。

【关键词】无刷直流电机；AT89S52单片机；LM621；控制系统

1.引言

传统的无刷直流电动机控制系统一般由分立的模拟器件构成。模拟控制系统使用方便，价格便宜，应用广泛。但是，模拟器件也有本质的缺陷：元器件特征参数受温度影响；器件的老化：不便于维护、无法升级。随着微处理器性能的不断提高.以其为核心的数字控制系统正逐渐应用于无刷直流电动机的控制，并取得了非常好的效果。它终将取代模拟控制系统。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单片机上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。本文设计了以AT89S52单片机和无刷直流电机专用控制芯片LM621为核心的控制系统，实现对无刷直流电机的调速控制。