第三章无刷直流电动机PWM 控制方案教学资料
无刷直流电机pwm调速原理
无刷直流电机pwm调速原理
无刷直流电机（BLDC）是一种电动机，其转子上没有传统的电刷。
相比传统的有刷直流电机，BLDC电机拥有更高的效率和可靠性。
为了实现BLDC电机的调速，通常使用PWM（脉宽调制）技术。
PWM调速原理如下：在电机电源上加上一个有特定占空比的方波信号，即PWM信号。
PWM信号的占空比决定了电机的平均电压，从而决定了电机的转速。
当PWM信号的占空比增加时，电机的平均电压也会增加，电机的转速也会随之增加。
反之，当PWM信号的占空比减小时，电机的平均电压也会减小，电机的转速也会减小。
BLDC电机的控制主要包括两个方面：判断当前转子位置和根据位置控制电机。
判断转子位置通常采用霍尔传感器或反电动势感应法。
在控制电机时，可以采用开环控制或闭环控制。
开环控制指直接根据PWM信号控制电机转速；闭环控制则需要通过传感器反馈来调整PWM信号的占空比，使电机达到预期转速。
PWM调速技术不仅可以用于BLDC电机，也可以用于其他类型的电机调速。
通过合理的PWM信号设置，可以实现电机的精确调速和控制。
- 1 -。
无刷直流电机pwm调速原理
无刷直流电机pwm调速原理：从实现到优化无刷直流电机（BLDC）已经成为现代工业中最受欢迎的驱动电机类型之一，其中最常见的控制方式之一是使用脉冲宽度调制（PWM）来实现电机转速控制。
本文将介绍BLDC PWM调速的原理，探讨其应用和优化方法。
1.BLDC PWM调速原理
BLDC电机通过能够确定电机行驶方向和旋转计数器的位置，由调速器交替地开启电机的三个相位，以控制BLDC转动速度。
使用PWM调速的方法是在电机引脚间交替应用高电平和地电平的脉冲，以实现BLDC的转速调整。
具体来说，PWM控制器会在转子旋转时通过电感检测组合三相MOSFET晶体管进行电流控制，来达到恒速的转速调整目的。
2.BLDC PWM调速应用
BLDC PWM调速广泛应用于电动工具、电动车、无人机、机器人等设备中。
在实际应用中，我们需要根据实际需求进行相应的电机转速匹配，以保证电机最大负载工作状态下的能效。
此外，为了避免电机由于承受过大负载而损坏，我们还需要通过PWM调速来限制电机最大负荷。
3.BLDC PWM调速优化
BLDC PWM调速优化方法包括提高PWM更新频率、增加开短路时间、使用低电流逆变器等。
提高PWM更新频率可以增加电机速度和位置反馈的精度，提高控制精度和稳定性；增加开短路时间可以防止电机发生过载时被动烧毁。
但是这也会增加功率损耗，因此需要根据实际需求进行权衡。
使用低电流逆变器会降低电机的当前需求，从而增加开短路时间，提高系统效率。
总之，在BLDC PWM调速中，我们需要根据实际的需求选择适当的电机转速，以增加设备的性能和效率；同时，我们也需要注意调节PWM 控制器的参数，从而达到最大的能效和系统稳定性。
第三章直流电动机速度控制系统
机械特性与静差率
n n01
额定转速降
ΔnN
R nN I N Ce
U d1
n02
是一个恒值。 调速系统在不 同电压下的机 械特性是互相 平行的，两者 的硬度相同。
1-25
ΔnN
Ud2
0
TeN
Te
图3-4 不同转速下的机械特性
机械特性与静差率
• 调速系统在不同电压下的理想空载转速 不一样。 • 理想空载转速越低时，静差率越大。 • 同样硬度的机械特性，随着其理想空载 转速的降低，其静差率会随之增大， • 调速系统的静差率指标应以最低速时能 达到的数值为准。
1-12
n n0
Ra Ra+R1 Ra+R2 Ra+R3
0
Id
图3－1 直流电动机调阻调速时的机械特性
1-13
减弱磁通调速法
U R n T n n 0 2 e K K K （3-3） e e m
• 理想空载转速 n 0 将随 增大。 的减少而
1-14
减弱磁通调速法
1-4
第一节
直流电动机控制基础
• 直流伺服电机的分类 直流电机按其励磁方式分为永磁式、励磁式(他 励、并励、串励、复励)、混合式(励磁和永磁 合成)三种；按电枢结构分为有槽、无槽、印刷 绕组、空心杯形等；按输出量分为位置、速度、 转矩(或力)三种控制系统；按运动模式分为增 量式和连续式；按性能特点及用途不同又有不 同品种。
（3-5）
1-23
2. 静差率
• 当系统在某一转速下运行时，负载由理 想空载增加到额定值时电动机转速的变 化率，称为静差率s。
• 用百分数表示 s
nN s n0
无刷直流电机的PWM调制方式介绍
4）3.75ms/6 = 625μs （每60度需要的 ）
5）625μs/50μs = 12.5次 （每60度 PWM周期的次 ）
6）60°/12.5=4.8° （每 PWM周期增加的角度 ）
6-2
然后通
代 中 置的sin函 ，在 加上力矩 出要求的百分比，
束后立即修改PWM的占空比，使其得到正弦脉 制方式。
V1和V2都能合成出的矢量，所以Uref_max=√3/2 Udc。 制度M=Uref/(Uref_max)=Uref/(√3/2 Udc)
/ARTP_8800693663_640279.HTM
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-
PWM
6/7
有三角正弦定理可知：
9： 考 在第一扇 矢量合成方法
序已 PWM的占空比是
制的主要 容，不同的 制方式 BLDC的 行性能有很大影 ，近年 着 机控制系 越 越精 ，
在原 常 的方波120度脉 制基 上，正弦脉 制（SPWM）和空 矢量脉 制（SVPWM）出
，使 机脉 降低、 流波形畸 小，但后 者的算法比
，本文 三 制方式逐一地介
其特性、原理及 算 。安森美半 体LC08000M芯片集成 三 制方式，适合 用在BLDC的 。
作者：卜仕 安森美半 体高
用工程
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脉 制就是利用U0~U7的不同 合， 成幅 相同、相位不同的 考 矢量Uref， 而使矢量 迹
可能逼近基准 。
8：基本空 矢量在空 的分布
单片机课程设计PWM直流电动机调速控制系统方案
单片机原理及应用—— P W M直流电机调速控制系统概括直流电动机具有良好的启动性能和调速特性。
具有起动转矩大、调速平稳、经济大范围、调速容易、调速后效率高等特点。
本文设计的直流电机调速系统主要由51单片机、电源、H桥驱动电路、LED 液晶显示器、霍尔测速电路和独立按键组成的电子产品组成。
电源采用78系列芯片，采用PWM波方式实现电机+5V、+15V调速，PWM为脉宽调制，通过51单片机改变占空比实现。
通过独立的按键实现电机的启停、调速和转向的手动控制，LED实现测量数据（速度）的显示。
电机转速采用霍尔传感器检测输出方波，通过51单片机统计1秒内方波脉冲个数，计算电机转速，实现直流电机的反馈控制。
关键词：直流电机调速； H桥驱动电路； LED显示屏; 51单片机目录摘要2摘要错误!未定义书签。
目录3第 1 章引言41.1 概述41.2 国外发展现状41.3 要求51.4 设计目的及6第 2 章项目论证与选择72.1 电机调速模块72.2 PWM调速工作模式72.3 PWM脉宽调制方式错误!未定义书签。
2.4 PWM 软件实现错误!未定义书签。
第三章系统硬件电路设计83.1 信号输入电路83.2 电机PWM驱动模块电路9第 4 章系统的软件设计104.1 单片机选型104.2 系统软件设计分析10第 5 章 MCU 系统集成调试135.1 PROTEUS 设计与仿真平台错误!未定义书签。
18传统开发流程对比错误!未定义书签。
第一章简介1.1 概述现代工业的电驱动一般要求部分或全部自动化，因此必须与各种控制元件组成的自动控制系统相联动，而电驱动可视为自动电驱动系统的简称。
在这个系统中，生产机械可以自动控制。
随着现代电力电子技术和计算机技术的发展以及现代控制理论的应用，自动电驱动正朝着计算机控制的生产过程自动化方向发展。
以实现高速、高质量、高效率的生产。
在大多数集成自动化系统中，自动化电力牵引系统仍然是不可或缺的组成部分。
无刷直流电动机控制系统课件
针对电机在实验中表现出的稳 定性不足的问题，可以增强系 统的稳定性以提高其运行可靠 性。例如，增加保护电路或改 进散热设计等。
06 无刷直流电动机控制系统 的发展趋势与展望
技术创新与进步
数字化控制
采用先进的数字信号处理器和控制器，实现无刷直流电动机的高 性能控制，提高系统精度和稳定性。
智能传感技术
航空航天
无刷直流电动机控制系统在航空航 天领域中也得到了广泛的应用，如 无人机、直升机、卫星等。
汽车电子
无刷直流电动机控制系统在汽车电 子领域中也有广泛的应用，如汽车 空调、电动车窗、电动座椅等。
02 无刷直流电动机控制系统 的工作原理
无刷直流电动机的工作原理
结构特点
无刷直流电动机主要由电机本体、位置传感器和电子换向器 组成。电机本体具有多个线圈，电子换向器通过晶体管控制 电流的流向，实现电机的旋转。
通信协议调试
对通信协议进行调试，确保通信的稳定性和可靠性。
调试与优化
系统调试
对整个无刷直流电动机控制系统进行调试，包括 硬件电路、软件程序和通信等。
性能测试
对控制系统的性能进行测试，包括响应时间、稳 态误差等指标。
优化建议
根据调试和性能测试的结果，提出优化建议，进 一步提高控制系统的性能。
05 无刷直流电动机控制系统 的性能测试与评估
应用磁编码器、光电编码器等传感器，实现对无刷直流电动机的精 确速度和位置控制。
容错控制技术
引入多种传感器和算法，提高系统的容错能力，确保无刷直流电动 机在故障情况下的安全运行。
应用领域拓展
工业自动化
随着工业自动化水平的提高，无刷直流电动机控制系统在 机器人、数控机床等领域的应用不断扩大。
无刷直流电机控制方法
无刷直流电机控制方法无刷直流电机是一种广泛应用于各种领域的电机，它具有体积小、效率高、噪音低等优点，因此在工业生产和日常生活中得到了广泛应用。
无刷直流电机的控制方法对于其性能和稳定性有着重要影响，下面我们将介绍几种常见的无刷直流电机控制方法。
1. 电压控制方法。
电压控制方法是最简单的一种控制方法，通过调节电机的输入电压来控制电机的转速。
在实际应用中，可以通过调节PWM信号的占空比来控制电机的电压，从而实现电机的转速控制。
这种方法简单直接，但是在负载变化较大的情况下，往往无法实现良好的控制效果。
2. 脉冲宽度调制（PWM）控制方法。
脉冲宽度调制（PWM）控制方法是目前应用最广泛的一种控制方法。
通过改变PWM信号的占空比，可以控制电机的转速和转矩。
这种方法可以实现精确的电机控制，并且在负载变化较大的情况下仍能保持稳定的控制效果，因此被广泛应用于各种领域。
3. 传感器反馈控制方法。
传感器反馈控制方法是一种高级的控制方法，通过在电机上安装传感器，可以实时监测电机的转速和位置，并将反馈信息送回控制系统进行调节。
这种方法可以实现更加精准的电机控制，提高了电机的响应速度和稳定性，但是由于传感器的成本和安装调试的复杂性，使得这种方法在一些特定领域应用较多。
4. 矢量控制方法。
矢量控制方法是一种高级的控制方法，它可以实现对电机的转速、转矩和位置的精确控制。
通过对电机的电流和磁场进行精确控制，可以实现电机的高性能控制。
这种方法在一些对电机性能要求较高的领域得到了广泛应用，如电动汽车、工业机器人等。
总结。
无刷直流电机的控制方法有很多种，每种方法都有其适用的场景和特点。
在实际应用中，需要根据具体的控制要求和场景特点选择合适的控制方法，以实现对电机的精确控制，提高电机的性能和稳定性。
希望本文介绍的无刷直流电机控制方法能够对您有所帮助。
直流电机PWM调速控制系统设计
直流电机PWM调速控制系统设计一、引言直流电机是一种常见的电动机，广泛应用于工业生产中的机械传动系统。
为了实现对直流电机的调速控制，可以采用PWM（脉宽调制）技术。
PWM调速控制系统通过控制脉冲宽度的变化来调整输出信号的平均电压，从而改变电机的转速。
本文将详细介绍直流电机PWM调速控制系统的设计原理、电路设计和控制算法等方面。
二、设计原理1、PWM调制原理PWM调制是一种通过改变脉冲宽度来控制平均电压的技术。
在PWM调速控制系统中，主要是通过改变脉冲的占空比来改变输出信号的平均电压，从而调整电机的转速。
2、直流电机调速原理直流电机的转速与电源电压成正比，转速调节的基本原理是改变电机的供电电压。
在PWM调速控制系统中，通过改变PWM信号的占空比，即每个周期高电平的时间占总周期时间的比例，来改变电机的供电电压，从而控制电机的转速。
三、电路设计1、输入电源电压变换电路为了适应不同的输入电源电压，需要设计输入电源电压变换电路。
该电路的功能是将输入电源电压通过变压器等元件进行变压或变换，使其适应电机的工作电压要求。
2、PWM信号发生电路PWM信号发生电路主要是负责产生PWM信号。
常用的PWM信号发生电路有555定时器电路和单片机控制电路等。
3、驱动电路驱动电路用于控制电机的供电电压。
常见的驱动电路有晶闸管调压电路、MOSFET驱动电路等。
通过改变驱动电路的控制信号，可以改变电机的转速。
四、控制算法在PWM调速控制系统中，需要设计相应的控制算法，来根据系统输入和输出变量进行调速控制。
常见的控制算法有PID控制算法等。
PID控制算法是一种经典的控制算法，通过对系统的误差、误差变化率和误差积分进行综合调节，来控制输出变量。
在PWM调速控制系统中，可以根据电机的转速反馈信号和设定转速信号，计算出误差，并根据PID 控制算法调节PWM信号的占空比，从而实现对电机转速的精确控制。
五、系统实现根据上述设计原理、电路设计和控制算法，可以实现直流电机PWM调速控制系统的设计。
直流电动机的PWM控制技术
指导教师：*** 报告人：***
PWM控制技术
PWM控制技术是利用半导体开关器件的 导通与关断把直流电压变成电压脉冲列， 并通过控制电压脉冲宽度或周期以达到变 压目的，或者控制电压脉冲宽度和脉冲列 的周期以达到变压变频目的的一种控制技 术。
PWM调速系统的由来
脉宽调速系统早就存在，以前由于缺乏高 速开关器件，这种技术并没有受到重视。所以 随着高速开关器件的推广应用，特别是大功率 全控型电力电子器件的制造成功和成本大幅下 降，直流脉宽调制 (PWM)调速系统在实际生产 过程中得到广泛的应用，特别是 在中小容量的 高动态性能系统中已经完全取代了 VS-M调速系 统。
10 5
10 6
开关频率
几种主要半导体开关器 件的输出容量、开关频 率及其主要应用领域。
IGBT 综合了 MOSFET(场效应 晶体管)和GTR(晶闸管)的优点，既有 MOSFET开关频率高的特点，又有 GTR 电压电流值较大的长处，但是 在大电压和大电流的情况下， IGBT 并不适用，还是得使用GTR。
单片微机控制使得直流调速系统朝着集成化、小型化、智 能化的方向发展。
硬件结构简单，可以通过容易更改的软件实现不同的控制 需求。还具有系统的诊断、保护和自检等功能。
由集成PWM 控制器控制的直流调速系统
由单片微机控制的直流调速系统
谢谢观看
控制电路更加简单，所需的功率元件更少 。
PWM直流调速系统
+U -U
~~
失速
F
R
保护
给定
??????
?????
??????
ASR
速度 反馈
??????
????? ACR
直流电机的PWM冲调速控制技术
直流电机的PWM冲调速控制技术直流电机的PWM冲(宽度调变)调速控制技术为调节马达转速和方向需要对其直流电压的大小和方向进行控制。
目前，常用大功率晶体管脉宽调制（PWM）调速驱动系统和可控硅直流调速驱动系统两种方式。
可控硅直流（SCR）驱动方式，主要通过调节触发装置控制SCR 的导通角来移动触发脉冲的相位，从而改变整流电压的大小，使直流电机电枢电压的变化易平滑调速。
由于SCR本身的工作原理和电源的特点，导通后是利用交流过零来关闭的，因此，在低整流电压时，其输出是很小的尖峰值的平均值，从而造成电流的不连续性。
由于晶体管的开关响应特性远比SCR 好，因此前者的伺服驱动特性要比后者好得多。
所谓脉冲宽度调变(Pulse Width Modulate 简称 PWM)信号就是一连串可以调整脉冲宽度的信号。
脉宽调变是一种调变或改变某个方波的简单方法。
在它的基本形式上，方波工作周期（duty cycle）是根据输入信号的变化而变化。
在直流电机控制系统中，为了减少流经电机绕线电流及降低功率消耗等目的，常常使用脉冲宽度调变信号(PWM)来控制交换式功率组件的开与关动作时间。
其最常使用的就是借着改变输出脉冲宽度或频率来改变电机的转速。
图1 PWM 脉冲宽度调变信号图若将供应电机的电源在一个固定周期做ON及OFF的控制，则ON的时间越长，电机的转速越快，反之越慢。
此种ON与OFF比例控制速度的方法即称为脉冲宽度调变，ON的期间称为工作周期(duty cycle)，以百分比表示。
若直流电机的供应电源电压为10伏特，乘以20%的工作周期即得到2伏特的输出至电机上，不同的工作周期对应出不同电压让直流电机转速产生不同的变化。
若直流电机的供应电源电压为10伏特，乘以20%的工作周期即得到2伏特的输出至电机上，不同的工作周期对应出不同电压让直流电机转速产生不同的变化。
PWM产生器方块图如下图所示，计数器采下数计数器与上数计数器的两种PWM讯号。
无刷直流电机工作原理及PWM调速
磁材料被完全磁化后无外励
磁时的 B—H关系。
华北电力大学 电机教研室
《电机学》
§25-1永磁材料及其特性参数
永磁材料分类 常用的永磁材料有铝镍钴（AlniCo）、钡铁氧体 （Ba-Ferrite）和锶铁氧体（Sr-Ferrite）、钐钴 （SmCo 2∶17 型和SmCo 1∶5 型）和钕铁硼 （NdFeB），这是按发明的先后顺序排列的； 若按年产吨位排列则为：铁氧体、钕铁硼、铝镍 钴、钐钴；若按销售额排列则为：铁氧体和钕铁 硼并列第一，然后是钐钴、铝镍钴。
无刷直流电机的构成
无刷直流电机包括：直流电源，永磁电机，电子换向 电路（逆变器），转子位置检测，电流换向控制。
华北电力大学 电机教研室
《电机学》
§25-2 无刷直流电机的工作原理
永磁电机
表面磁钢结构的永磁电机
内永磁结构的永磁电机
分数槽绕组的永磁电机
华北电力大学 电机教研室
《电机学》
§25-2 无刷直流电机的工作原理
华北电力大学电机教研室电机学无刷直流电机的pwm调速252无刷直流电机的工作原理pwmon模式调制方法示意图华北电力大学电机教研室电机学无刷直流电机的pwm调速252无刷直流电机的工作原理onpwm模式调制方法示意图华北电力大学电机教研室电机学无刷直流电机的pwm调速252无刷直流电机的工作原理pwmonpwm模式调制方法示意图华北电力大学电机教研室电机学无刷直流电机的pwm调速252无刷直流电机的工作原理通过调整pwm的占空比调节加在电机绕组上的电压的大小可以实现像直流电机一样调速性能
华北电力大学 电机教研室
《电机学》
§25-2 无刷直流电机的工作原理
第三章无刷直流电动机PWM控制方案
第三章无刷直流电动机PWM控制方案无刷直流电动机是目前应用广泛的电动机之一，其具有高效率、高功率密度和长寿命的特点。
PWM（Pulse Width Modulation）是一种常用的控制技术，可以实现对无刷直流电动机的精确控制。
本文将详细介绍PWM 控制方案在无刷直流电动机中的应用。
1.PWM控制原理PWM控制是通过调整开关器件的开通时间来控制电压的有效值，从而实现对无刷直流电动机的控制。
PWM控制的主要原理是将直流供电通过开关器件进行快速切换，使得电机得到一个等效的可调的直流电，从而实现对电动机的控制。
（1）基于单脉冲宽度调制（SPWM）的控制方案SPWM是一种常见的PWM调制技术，其基本思想是将待调制的模拟信号与一个高频的三角波进行对比，通过比较得到一个等效的PWM信号。
在无刷直流电动机中的应用，SPWM控制方案可以实现对电机的速度和转矩的控制。
（2）基于矢量控制的控制方案矢量控制是一种高级的PWM控制技术，可以实现对无刷直流电动机的精确控制。
它通过对电流矢量的调整来实现对电机的转速和转向的控制。
矢量控制具有较高的动态性能和响应速度，能够实现电机的高效运行。
（3）基于空间矢量调制（SVM）的控制方案SVM是一种高级的PWM调制技术，可以实现对无刷直流电动机的高精度控制。
它通过对电流矢量的调整来实现对电机的速度和转矩的控制。
SVM控制具有较高的输出电流质量，让电机运行更加稳定和高效。
3.PWM控制的优势（1）高效率：PWM控制可以实现对电机的高效率控制，可以根据需要调整输出电压和电流，从而使电机运行在最佳点。
（2）高精度：PWM控制可以实现对电机的精确控制，可以根据需要调整输出电压和电流的波形，从而实现对电机速度和转矩的精确控制。
（3）稳定性好：PWM控制可以减小电机的振动和噪声，从而使电机运行更加平稳和稳定。
4.PWM控制的应用（1）工业应用：PWM控制广泛应用于各类工业设备中，如机械加工、自动化生产线等，可以实现对电机的高精度控制，提高生产效率。
直流电机PWM控制
PWM控制波形图
• 由(2)式可知。当电源电压不变的情况下，电枢 端电压Uav取决于占空比的大小．改变n就可以 改变端电压的平均值．从而达到调速的目的。
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单片机PWM原理
• 以89C51单片机为控制核心．晶振频率为 12MHz定时计数器T0、Tl作定时器使用．工作 在方式2。定时时问为0．1ms。若PWM波形 的频率为50Hz．占空比为1：l。则R0和R1， 载人30H和31H单元的值初始100．即 T=T0*R0+T1·R1．若在程序中利用按键产生中 断调用来改变30H和31H单元的值就可以改变 占空比。
•
------------1000/(0.02ms*250)=200Hz
•
*************************************/
•
void T1zd(void) interrupt 3 //3 为定时器1的中断号 1 定
时器0的中断号 0 外部中断1 2 外部中断2 4 串口中断
•
TR1 = 1;
•
IE =0x8A;
•
}
*
•
* 请将直流电机线接在+5V P12对应的端子上(步进马达接口出)
*
•
*
*
•
* 请学员认真消化本例程
*
•
***********************************************************
**********************/
•
/**********************************************************
**********************
直流电机PWM控制教师指导书.docx
直流电机PWM控制教师指导书一、预习要求1、直流电机PWM调速方法；2、根据实验设备绘制实验原理图；3、根据实验内容绘制流程图以及编写程序。
二、实验目的1、熟悉Keil软件和Proteus软件的使用；2、P roteus虚拟仿真和实物运行对比；3、电路模块及对应程序的复习；4、电路模块程序整合。
三、实验内容根据实验设备，完成利用四个按键控制直流电机运行的实验。
具体为：1、设置四个按键控制直流电机，分别是起动、停止以及加、减速的脉宽控制（注意按键防抖，脉宽上下边界限制）；2、电机转动由光电传感器转换为脉冲，该脉冲的处理（输入至单片机外部中断）;3、利用串行静态显示转速（定时计数器实现秒定时，并记录一秒外部中断输入脉冲个数）；4、800转停止5、实验结果验证及利用示波器观察按键控制的脉宽（虚拟和实际示波器实验结果对比）四、实验原理参考实验原理图如下:1、查询式键盘原理图2、6位串行静态显示原理图3、直流电机控制原理图五、 实验设备1、 计算机（装有Keil 软件、Proteus 仿真软件）；2、 单片机实验装置；3、 示波器。
六、 实验注意事项1、 注意在集成环境下如何进行程序调试。
2、 注意保护实验设备。
七、 实验步骤WD ：*血■心.皿•-★叫価“]E<i' bCKmgJJITD-=V" ■ M 幻 d* Lnux._±皿 讪3.・ 看也5 > m a. « "工 ■ 3 •nH<s ：1、Proteus 仿真1）在ISIS中绘制电路原理图；2）打开Keil uVision2仿真软件，建立本实验的项目文件,接着输入源程序, 进行编译，直到编译无误，进行软件设置，选择仿真环境，选择串行口，设置波特率；3） Keil中点击开始调试按钮，点击RUN按钮运行程序；4）观察仿真运行结果，及用虚拟示波器观察按键控制的方波波形。
2、搭载硬件仿真1）单片机最小应用系统与查询式键盘模块、串行静态显示模块、直流电机驱动模块的连接；2）用串行数据通信线连接计算机与仿真器，然后将仿真器插到模块的锁紧插座中；3）打开Keil uVision2仿真软件，建立本实验的项目文件，接着输入源程序, 进行编译，直到编译无误，进行软件设置，选择硬件仿真，选择串行口，设置波特率；4）打开模块电源和总电源，点击开始调试按钮，点击RUN按钮运行程序;5）用示波器观察按键控制的方波波形。
直流电机PWM调速控制
§1.1 直流电机调速原理§1.1.1 直流电机电压调速原理图1.2为按电机惯例标定的直流电机稳定运行量各物理量的正方向。
由图可见电机的电枢电动势Ea 的正方向与电枢电流Ia 的方向相反，为反电动势；电磁转矩T 的正方向与转速n 的方向相同，是拖动转矩；轴上的机械负载转矩T2及空载转矩T0均与n 相反，是制动转矩。
根据基尔霍夫第二定律，对图中的电枢回路列回路电压方程可得直流电动的电动势平衡方程式：U=Ea-Ia （Ra+Rc ） （1.4）式1.4中，Ra 为电枢回路电阻，电枢回路串联绕阻与电刷接触电阻的总和；Rc 是外接在电枢回路中的调节电阻。
由此可得到直流电机的转速公式为：n =Ua-IR/Ce Φ （1.5）由1.1式和1.2式得n =Ea/Ce （1.6）由式子1.6可以看出，对于一个已经制造好的电机，当励磁电压和负载转矩恒定时，它的转速由电枢电压Ea 决定，电枢电压越高，电机转速就越快，电枢电压降低到0V 时，电机就停止转动；改变电枢电压的极性，电机就反转。
总之电机的调速可以通过控制电枢电压实现错误！未找到引用源。
说明: U ………………> 电压 Ea ……… >电枢电动势 n …………………>转速 I ………………>电枢电流 r a ……… >电枢回路电阻 Rc ……… >外在电枢电阻T1，T2………>负载转矩T0………… > 空载转矩Φ………………> 磁通量图1-3 PWM 调速原理§1.1.2 直流电机PWM 调速原理所谓脉冲宽度调制是指用改变电机电枢电压接通与断开的时间的占空比来控制电机转速的方法，称为脉冲宽度调制(PWM)。
对于直流电机调速系统，使用FPGA进行调速是极为方便的。
其方法是通过改变电机电枢电压导通时间与通电时间的比值（即占空比）来控制电机速度。
PWM调速原理如图1-3所示。
在脉冲作用下，当电机通电时，速度增加；电机断电时，速度逐渐减少。
第三章无刷直流电动机PWM 控制方案
第三章、用EL—DSPMCKIV实现无刷直流电动机PWM 控制方案实验概述：本实验是一个无刷直流电动机的PWM控制系统。
结构简单，用到的模块也较少。
下面给出每个模块的输入与输出量名称及其量值格式(一）、无刷直流电动机PWM 控制原理简介无刷直流电动机从结构上讲更接近永磁同步电动机（我们在下一章节中做详细介绍），控制方法也很简单，主要是通过检测转子的位置传感器给出的转子磁极位置信号来确定励磁的方向，从而保证转矩角在90 度附近变化，保证电机工作的高效率。
定子换相是通过转子位置信号来控制，转矩的大小则通过PWM的方法控制有效占空比来调控。
我公司提供过两种直流无刷电机，一种以前提供过的57BL-02直流无刷电机的额定电压为24V,额定转速为1600rpm，转子极数为4，也就是2 极对，还有一种是现在提供的57BL—0730N1直流无刷电机，该电机额定转速为3000rpm，转子极数为10，也就是5极对,这两种电机的转子位置都由霍尔传感器提供，同时由此计算出电机的转速，控制程序样例没有电流环.（二)、系统组成方案及功能模块划分本实验为开环和闭环实验，通过几个模块信号处理最终用BLDCPWM模块产生IPM驱动信号来控制直流无刷电机转动。
下图为一个开环控制的系统功能框图，参考占空比信号经由RMP2CNTL 模块处理，变成缓变信号送到PWM产生模块。
霍尔传感器的输出脉冲信号，经由DSP 的CAP1、CAP2、CAP3端口被DSP获取。
通过霍尔提供的转子位置信息HALL3_DRV模块判断转子位置，并将该转子位置信息通过计数器传递给BLDC_3PWM_DRV 模块，该模块通过占空比输入、设定开关频率以及转子的位置信息产生相应的PWM 信号作用于逆变器中的开关管，从而驱动电动机旋转。
（三）、系统测试步骤和方法进行该系统测试的前提是已经在电脑上安装好CCS3。
3版本的软件了，我们提供的软件是在CCS3。
3 版本下进行调试的，尤其是我们提供的工作环境wks 文件是在此版本下保存的，在不同的版本下并不兼容，所以建议客户安装CCS3。
无刷直流电机运行原理与基本控制方法课件
t
T4 T4 T6 T6 T2 T2 T4
0 60 120 180 240 300 360 420
HALL状态 101 100 110 010 011 001
导通功率管 T4 T4
T6
T6
T2
T2
33
无刷直流电机的制动控制
T1
T3
T5
T1
T3
T5
D1
20
无刷直流电机的电路模型
Halla
ea
t
Hallb
eb
t
Hallc
ec
t
101 100 110 010 011 001 101
PWM a
t
ia
t
PWM b
t
ib
t
PWM c
t
T1T6 T1T2 T3T2 T3T4 T5T4 T5T6 T1T6
ic
t
T1T6 T1T2 T3T2 T3T4 T5T4 T5T6 T1T6
30％ 18.5％ 33.8％ 42.4%
30％
37.5 ％
15.4 ％
42.4 %
无刷直流电机的换流模式
（1）采用pwm-on方式时，下桥换相和上桥换相的换相转矩脉动相等，且最小；非换 向相电流脉动也是最小的； （2）采用on-pwm方式时，下桥和上桥换相转矩脉动相等且比pwm-on方式大，非换向 相电流脉动也比pwm-on方式时大。 （3）采用H_pwm-L_on方式时，下桥换相转矩脉动和非换向相电流脉动大且与on-pwm 方式时的转矩脉动和电流脉动相等，上桥换相转矩脉动和非换向相电流脉动小且与 pwm-on方式时的转矩脉动和电流脉动相等。 （4）采用H_on-L_pwm方式时，下桥换相转矩脉动和非换向相电流脉动小且与pwm-on 方式时的转矩脉动和电流脉动相等，上桥换相转矩脉动和非换向相电流脉动大且与 on-pwm方式时的转矩脉动和电流脉动相等。 （5）采用H_pwm-L_pwm方式时，换相转矩脉动最大且非换向相电流脉动也最大。
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第三章无刷直流电动机P W M控制方案第三章、用EL-DSPMCKIV实现无刷直流电动机PWM 控制方案实验概述：本实验是一个无刷直流电动机的PWM控制系统。
结构简单，用到的模块也较少。
下面给出每个模块的输入与输出量名称及其量值格式（一）、无刷直流电动机PWM 控制原理简介无刷直流电动机从结构上讲更接近永磁同步电动机（我们在下一章节中做详细介绍），控制方法也很简单，主要是通过检测转子的位置传感器给出的转子磁极位置信号来确定励磁的方向，从而保证转矩角在90 度附近变化，保证电机工作的高效率。
定子换相是通过转子位置信号来控制，转矩的大小则通过PWM的方法控制有效占空比来调控。
我公司提供过两种直流无刷电机，一种以前提供过的57BL-02直流无刷电机的额定电压为24V，额定转速为1600rpm，转子极数为4，也就是2 极对，还有一种是现在提供的57BL-0730N1直流无刷电机，该电机额定转速为3000rpm，转子极数为10，也就是5极对，这两种电机的转子位置都由霍尔传感器提供，同时由此计算出电机的转速，控制程序样例没有电流环。
（二）、系统组成方案及功能模块划分本实验为开环和闭环实验，通过几个模块信号处理最终用BLDCPWM模块产生IPM驱动信号来控制直流无刷电机转动。
下图为一个开环控制的系统功能框图，参考占空比信号经由RMP2CNTL 模块处理，变成缓变信号送到PWM产生模块。
霍尔传感器的输出脉冲信号，经由DSP 的CAP1、CAP2、CAP3端口被DSP获取。
通过霍尔提供的转子位置信息HALL3_DRV模块判断转子位置，并将该转子位置信息通过计数器传递给BLDC_3PWM_DRV 模块，该模块通过占空比输入、设定开关频率以及转子的位置信息产生相应的PWM 信号作用于逆变器中的开关管，从而驱动电动机旋转。
（三）、系统测试步骤和方法进行该系统测试的前提是已经在电脑上安装好CCS3.3版本的软件了，我们提供的软件是在CCS3.3 版本下进行调试的，尤其是我们提供的工作环境wks 文件是在此版本下保存的，在不同的版本下并不兼容，所以建议客户安装CCS3.3 版本，如果非要在CCS 其他版本下运行该套软件，请客户自行建立工作环境wks 文件。
另外该系统测试的前提也认为是将DSP的USB仿真驱动也已经安装好了。
首先将公司提供的光盘根目录下的mckiv文件夹拷贝到电脑E 盘的根目录下，由于TI 公司的CCS 集成软件是有路径记忆功能的，所以最好是拷贝到E 盘。
首先按照以下方法连接好控制器和机组：1. 将控制器背板上的带单芯插头的灰色大地线插到直流有刷电机机组上。
2. 将M002 号电缆的10 芯航空插头连接到控制器的背板上。
将另一头4 芯航空插头连接到直流无刷电机的5芯插座上。
3. 将M007号霍尔信号电缆一端的9芯航空插头连接到直流无刷电机的9芯航空插座上，另一端9芯航空插头连接到控制器前面DSPCPU板下面的那块接口板INF2上的9芯航空插座上，并将INF2上的JP1拨向左侧，标有“LINE1000”字样。
4. 将连接在磁粉制动器上的M006号负载电缆的4芯卡式插头连接到控制器背板的4芯圆形卡式插座上。
5. 将仿真器连接到DSP28335CPU板上的J8上（右上角14P插座）。
6. 将3芯电源线插入控制器的背板上，并将电源线插在电源接线板上，注意，一定要确保插座板上的大地线是接触良好的。
7. 打开控制器背板上的的红色船形电源开关，如果有电，此开关的指示灯应点亮。
同时控制器前面的液晶显示器应显示开机画面，然后停留在菜单画面。
9. 启动CCS软件（CCStudio v3.3）（在此之前应该已经用Setup CCStudiov3.3文件设置好CPU 类型和仿真器类型），如果8 秒之内还没有进入到CCS 软件的操作页面，并且发现DSPCPU 板上的“LED3”指示灯不闪烁，请按DSPCPU 板上的复位键（在LED4灯的右边），直到该指示灯闪烁为止，然后就应该能进入CCS3.3了。
注意.CCS3.3软件界面出现后，在界面的右下角出现如下提示：说明CCS3.3 软件没有连接目标CPU，所以此时要用“Debug--Collect”命令来连接目标CPU，执行完后再界面的右下角会出现如下提示：说明软件可以正常使用了。
最后用“File—Workspace—Load Workspace…”菜单命令打开E:MCKIV\28335soft\bldc28335100305\DMC\C28\V32X\sys\BLDC3_1_2833x\ cfloat\build\ bldc_2833x\Debug”文件夹下的工作环境文件“bldc_2833x.wks”文件。
步骤1、开环启动，寻找最佳换相表测试此实验用RMP2_CNTL、MOD6_CNT和BLDCPWM及硬件电路连接来实验直流无刷电机的开环控制，通过实验过程来验证以上几个模块及逆变电路工作是否正常，并分析模块在系统中的作用，关键是通过转子在不同起始位置的不同换相控制表来找到让转矩和转子正交的最佳换相表。
图4-1-1和图4-1-2分别给出了此步骤的功能框图和软件流程图。
以下给出步骤1中的控制参数及其调节范围：仿真测试具体操作方法如下：1. 将头文件“build.h”中的编译指令BUILDLEVEL设为“LEVEL1”，目前公司配置的直流无刷电机是5 极对的，以前公司配置过2 极对的直流无刷电机，如果电机是2极对的，请打开“PARAMETER.H”头文件，并修改这一行程序：#define P 10 // Number of poles，将10修改为4.#define BASE_FREQ 250 将250修改为50如果是5极对电机则不用修改。
然后用“Project--Build”指令重新编译连接程序；2. 用“File--Load Program”菜单命令加载“bldc_2833x.out”文件到目标板，此时注意观察加载的文件“bldc_2833x.out”是否您刚才编译链接生成的文件，看一下文件的生成时间就知道了，如果所有源文件都没有修改，此时“bldc_2833x.out”的生成时间不会变化；如果想证实源文件编译是否执行，可以在主程序中随便修改一点注释内容，那么编译的时候就肯定会生成新时间的输出文件。
3. 点击“Debug--Real time Mode”选择实时模式，此时出现一个对话框，选择“是（Y）”，再点击“Debug--Run”或者点击左侧运行图标运行程序，此时程序在实时运行模式下运行。
4. 在“Watch window”窗口中左键点击“Build1”标签并在空白处点击右键，选择连续刷新模式“Continuous Refresh”，此时应能观察到“BackTicker”变量在不断变化，说明主程序已经运行。
在控制器面板上进行电机选择，选择直流无刷电机正确后，进入状态页面（F1），打开主电源(按钮：电源)。
将电机转子转动到任意一个可识别的位置，例如，将轴的安装端面水平，或者将安装销位置朝上，或者给转子贴一个标记，让标记朝上，目的就是要能识别这个位置，然后在下次启动是能让转子相对这个位置转动一个角度，然后设置变量“EnableFlag”为1，此时应能观察到变量“IsrTicker”也在不断变化，说明主中断服务程序已经正常运行，此时如果各电路部分正确，机组连接正确的话，电机应稳定运行。
如果电机没有运转，请检查各电缆是否连接可靠，检查INF2电路板上的JP1拨动开关是否拨向左侧，都没有错误的话，检查INF2 上的LED2 是否熄灭，如果熄灭，说明产生了功率保护中断，更换DSPCPU板后实验现象依旧，则可能需要返修。
5. 分别右键点击图形显示窗口“Channel1&2”、“Channel3&4”，选择连续刷新模式“Continuous Refresh”，观察mod1.Counter、hall1.HallGpioAccepted、mod1.TrigInput 以及hall1.CmtnTrigHall 的波形，如图4-1-3，图4-1-4 所示。
mod1.Counter 是检测到的转子换相计数器，从0 到5 之间变化，hall1.HallGpioAccepted表示的是转子换相对应的霍尔状态，mod1.TrigInput表示的是检测到了换相的信号标志，hall1.CmtnTrigHall表示的也是换相标志。
记录下此时的“Build1”标签中的变量FirstHallState，这是转子在启动之初的霍尔位置，再记录下“Build1”标签中的speed1.SpeedRpm，这是电机当前的转速，再记录下hall1.HallMap[0]~ hall1.HallMap[5]这个数组的6 个值，这就是换相表。
这三部分的变量值记录下来以后，点击“Debug--Halt”，再点击“Debug--Real time Mode”，最后点击“Debug--Reset CPU”和“Debug—Restart”，退出实时运行模式，将转子转动到和刚才的初始位置偏移30度左右的位置，然后点击“Debug--Real time Mode”选择实时模式，此时出现一个对话框，选择“是（Y）”，再点击“Debug--Run”或者点击左侧运行图标运行程序，此时程序在实时运行模式下运行。
电机应该运行起来，记录下此时的“Build1”标签中的变量FirstHallState，“Build1”标签中的speed1.SpeedRpm，再记录下hall1.HallMap[0]~ hall1.HallMap[5]这个数组的6个值，然后又退出实时模式，电机停止运行，再次转动转子的初始位置，和刚才第二次的位置相差30度左右，如此循环下去，直到转子6个初始位置都试运行完成，我们会发现，电机在相同的转矩作用下，速度相差较多，其中那个转速最快的换相表就是我们需要的保证转矩和转子正交的换相表，一般情况下，应该是hall1.HallMap[0]~hall1.HallMap[5] 中的数值为“451326 ”，最后点击“Debug--Halt”，再点击“Debug--Real time Mode”，最后点击“Debug--ResetCPU”，退出实时运行模式。
公司原先配套的直流无刷电机为2 极对的，所以转子机械位置从0 到360 度对应转子电气位置有两个360 度，具体表现就是转子在某一个位置的霍尔位置信号和转子转动180 度后的霍尔位置信号是相同的。
现在配置的是5 极对的直流无刷电机，那么转子转动一圈，会有5 个电气周期，每次手动转的角度就要更小了。
6. 打开“bldc3_1.c”源文件，找到“float32 DFuncDesired = 0.375;;”这一行，将0.375修改为-0.375，编译文件，重新下载“bldc_2833x.out”文件到28335CPU 目标板，重复4，5，6 步，找到电机反转时的最佳换相表。