直流无刷电动机研发设计毕业论文
无刷直流电机(论文设计)
1 绪论无刷直流电机[1]（Brushless DC Motor ,简称BLDCM）用电子换相取代了直流电机的机械换相，把永磁材料做成转子，省去了电刷，因而它具有很强的生命力。
无刷直流电机的驱动电路能比较容易的获得方波，反馈装置简单，功率密度高，输出转矩大，控制结构简单，使得BLDCM的应用比直流电机要广泛得多。
1.1 课题研究目的与意义一个世纪以来，电机作为机电能量转换装置，其应用已遍及国民经济的各个领域以及人们的日常生活中。
众所周知，直流电机具有运行效率高和调速性能好等诸多优点，但是传统的直流电机均采用电刷，以机械方法进行换向，因而存在机械摩擦，由此带来噪声、电火花、无线电千扰以及寿命短等致命弱点，再加上制造成本高及维修困难等缺点，从而大大地限制了它的应用范围，致使目前工农业生产上，大多数采用三相异步电机。
无刷直流电机既具备传统直流电机运行效率高、调速性能好、无励磁损耗的优点，又具有结构简单、运行可靠、维护方便等独特的优势，特别是与传统直流电机相比，无刷直流电机不采用电刷进行换相，因而不存在机械换相带来的诸多缺点，故在许多高科技领域中应用越来越广泛。
在军事装备领域，使用无刷直流电机能更好地满足快响应、高精度的要求。
对常规武器如雷达的天线控制系统、高射武器的自动跟踪系统等，这些随动系统必须具备很高的角速度、角加速度和很高的跟踪精度，快速跟踪和准确定位是两个重要的技术指标，其控制器的好坏直接影响着装备战术技术性能，因此，如何使随动系统具有稳定性好、可靠性高、响应速度快、跟踪精度高等特点成为研究随动系统的关键。
近十年来，用高新技术武装的各种新型武器如战术导弹、隐形飞机、武装直升机等空中武器不断涌现，其目标识别能力、隐蔽程度、目标命中精度均大大提高，这给武器随动系统提出了新的要求。
在民用领域，随着现代电力电子技术、传感器技术、精密机械技术、自动控制技术以及人工智能技术等高新技术的发展，对电动机的要求从过去简单的提供动力发展到精确控制，从而促进了电动机与电子产品紧密结合的机电一体化产品的发展，如激光加工、机器人、数控机床、柔性制造系统等。
大学毕业设计论文 电动汽车无刷直流电机驱动的研究
电动汽车无刷直流电机驱动的研究1 电动汽车无刷直流电机驱动介绍交通车辆的废气排放与污染已成为一个世界性的环境问题，近二十年来，世界各国纷纷投入力量，寻找降低或杜绝车辆废气排放与污染的途径， 其中用于轿车和公交客车的电动车/混合动力车技术最为引人注目。
在我国，电动汽车已被列为科技部全面启动实施 12 个重大关键技术攻关与产业化示范科技专项之一。
电动汽车的核心技术是电源系统及驱动系统，电动汽车的驱动将成为现代交流传动技术的一个主要应用领域，具有广阔的市场前景。
无刷直流电机具有小体积、轻重量、高效能、易控制等诸多优点， 既具有直流电机优良的转矩控制特性， 又免除直流电机碳刷需经常维护的弊端，非常适用于电动汽车驱动。
2 直流无刷电机的数学模型为简化电机的数学模型，做如下假设：1) 三相绕组完全对称，气隙磁场为方波，定子电流与转子磁场皆对称分布；2) 忽略齿槽、 换相过程和电枢反应等影响；3) 电枢绕组在定子内表面均匀连续分布；4) 磁路不饱和，不计涡流和磁滞损耗。
于是可以得到三相绕组的电压平衡方程：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡c b a c b a c b a c b a e e e i i i p L MM M L M M M Li i i r r r u u u 000000 (1) 式(1)中，a u 、b u 、c u 为三相相电压；a i 、b i 、c i 为三相相电流；a e 、b e 、c e 为三相反电动势；L 为三相绕组的自感；M 为每两相绕组间的互感；p 为微分算子p = dt d /；由于电机三相采用 Y 型连接，故：0=++c b a i i i (2)0=++c b a Mi Mi Mi (3)将式(2)和式(3)代入式(1)中，得到电压方程：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡c b a c b a c b a c b a e e e i i i p M L M L ML i i i r r r u u u 00000000000 (4)根据式(4)得到电机的等效电路图，如图2-1 所示，电机的反电动势和相电流波形如图2-2 所示。
直流无刷电机毕业设计
直流无刷电机毕业设计毕业设计论文论文题目：直流无刷电机学生姓名：学生学号：专业班级:指导教师：日期：AbstractBrushless DC Motor摘要无刷直流电机是最近发展起来的结合了多学科技术的一种新型电机，结合机电一体化，具有高速度、高效率、高动态响应、高热容量和高可靠性、免维护等优点，同时还具有低噪声和长寿命等特点。
非常适合使用在24小时连续运转的产业机械及空调冷冻主机、风机水泵、空气压缩机负载;低速高转矩及高频繁正反转不发热的特性，更适合应用于机床工作母机及牵引电机的驱动;其稳速运转精度比直流有刷电机更高,比矢量控制或直接转矩控制速度闭环的变频驱动还要高,性能价格比更好,是现代化调速驱动的最佳选择。
目前无刷电机已广泛应用于各种领域，如医疗仪器、分析仪器、材料处理、过程控制、机床工业、纺织工业、轻工机械、电动自行车等。
无刷直流电机的控制要比普通有刷电机的控制要复杂得多。
目前直流电机的控制方法主要有两种，一种是采用专用得直流电机控制芯片，如Motorola公司的MC33035；另一种控制方法各个厂家根据自己的需求采用单片机或DSP进行开发设计。
本设计主要采用嵌入式单片机ATMEGA48写入控制程序，从而形成一种高性能直流无刷电机控制器。
其不但能实现MC33035直流电机控制芯片的全部功能，而且具有接口灵活，功能完善，成本低廉、全数字控制等优点，用户能根据不同应用场合进行灵活配置。
关键词：无刷直流电机、HALL、PWM目录Abstract ............................................................................................... 错误!未定义书签。
摘要..................................................................................................... 错误!未定义书签。
无刷电机毕业论文
1 绪论1.1无刷直流电机的概况普通直流电动机作为最早的电动机广泛应用于工农业生产各个领域，由于其宽阔而平滑的优良调速性能，在相当长一段时间内曾一直是调速系统的首选电机。
但是机械换向装置的存在限制了其发展的应用范围。
直流电动机的机械电刷和换向器因强迫接触造成了其结构复杂、可靠性差、火花、噪声等一系列问题，影响了直流电动机调速精度和性能。
高性能永磁材料，微电子技术，自动控制技术和电力电子技术的发展，特别是大功率半导体的研制成功为创造新型的无刷直流电动机带来生机。
1955年，美国人首次提出用晶体管换向线路代替机械换向装置，经过反复实验，人们终于找到了用位置传感器和电子换相线路来代替有刷直流电动机机械换向装置，出现了磁电耦合式，光电式及霍尔元件作为位置传感器的无刷直流电动机。
之后，人们发现电势波形和转子磁场的位置存在着一定的对应关系，因此又出现了通过观测电枢绕组中的不同电势波形，监测转子位置的无位置传感器的电动机。
80年代初，无刷直流电机进入了实用阶段，方波和正弦波无刷直流电机先后研究成功。
“无刷直流电机”的概念已经由最初的具有电子换向器的的直流电机发展到泛指一切具有传统直流电机外部特性的电子换相电机。
现在，无刷直流电机集电机，变速机构，检测元件，控制软件和硬件于一体化，形成为新一代电动调速系统。
无刷直流电机具有最优越调速性能，主要表现在调速方便(可无级调速)，调速范围宽，低速性能好(启动转矩大，启动电流小)，运行平稳，噪音低，效率高，应用场合从工业到民用极其广泛。
1.2无刷直流电机的定义无刷直流电机是伴随着电力电子开关器件和永磁材料的发展而发展起来的。
从有刷到无刷，从半控元件到全控元件，发展过程中各种新结构不断涌现，电机结构和控制方式也层出不穷。
但是这也在一定程度上带来了无刷直流电机定义上的混乱。
目前的永磁同步电动机都采用了自关断器件构成变频器供电。
由于采用变频起动，现在永磁同步电动机的起动无需附加鼠笼。
电动车无刷直流电机毕业设计论文
电动车无刷直流电机毕业设计论文The final edition was revised on December 14th, 2020.摘要近年来，燃油交通工具因尾气排放问题已造成城市空气的严重污染。
于是发展绿色交通工具已经成为一个重要的课题。
考虑到我国的国情，发展电动自行车具有重要的环保意义。
随着电机技术及功率器件性能的不断提高，电动自行车的控制器发展迅速。
本文设计采用无刷直流电机专用控制芯片MC33033为控制芯片，以功率器件MOSFET为开关器件驱动电机，实现对无刷直流电机的控制。
设计出了电路原理图、印制板电路图和电路板实物的3维效果图。
关键词：无刷直流电机 MC33033 原理图印制板电路图AbstractIn recent years, transportation fuel emission problem has been caused by urban air pollution levels. So the development of green transport has become an important issue. Taking into account China's national conditions, development of electric bicycles has important environmental significance. With the motor technology and continuously improve the performance of power devices, the rapid development of electric bicycle controller. This design uses a brushless DC motor for the control of dedicated control chip MC33033 chip, in order to power MOSFET devices as the switching device drive motor, to achieve control of the electric bike. Design a circuit diagram, PCB circuit diagrams and circuit board real 3-D renderings.Keywords：brushless DC motor MC33033 Schematic PCB circuit目录摘要............................................ 错误!未定义书签。
（毕业论文）永磁无刷直流电机论文
小功率永磁无刷直流电动机的设计和仿真研究摘要永磁无刷直流电动机是把电机、电子和稀土材料的高新技术产品发展紧密的结合在一起的新型电机，它具有单位体积转矩高、重量轻、转矩惯量小、控制简单、能耗少和调速性能好等优点，因而在航天航空、数控机床、机器人、汽车、计算机外围设备、军事等领域及家用电器等方面都获得了广泛的应用。
因此，设计性能优异的永磁无刷直流电机具有重要的理论意义和应用价值。
本论文系统的研究了35w小功率永磁无刷直流电机的本体设计，包括设计方法、有限元分析、性能计算、软件仿真等。
本文主要的研究内容如下：1、综述了永磁无刷直流电机的研究现状、存在问题和发展前景，分析了永磁无刷直流电机的基本理论。
2、建立永磁无刷直流电机的数学模型，先利用解析法对该电机进行电磁设计，然后利用有限元法对电机进行优化。
3、基于星形连接三相三状态的控制电路，利用Infolytic公司的MagNet电磁场分析软件建立了永磁无刷直流电机的有限元分析模型，仿真分析其静态气隙磁场分布及动态带负载时的电机特性。
并将软件仿真所得结果与设计计算结果进行比较分析，验证了设计方法的正确性。
关键词：电机设计，无刷直流电动机，有限元分析，稳态特性第一章绪论1．1永磁无刷直流电动机的发展状况永磁无刷直流电动机是一种新型的电动机，其应用广泛，相关技术仍然在不断的发展中，该类电动机的发展充分体现了现代电动机理论、电力电子技术和永磁材料的发展过程。
其中，永磁材料、大功率开关器件、高性能微处理器等的快速发展对永磁无刷直流电动机的进步功不可没。
1821年9月，法拉第建立的世界上第一台电机就是永磁电机，自此奠定了现代电机的基本理论基础。
十九世纪四十年代，人们研制成功了第一台直流电动机。
1873年，有刷直流电动机正式投入商业应用。
从此以后，有刷直流电动机就以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，占据了极其重要的地位。
随着生产的发展和应用领域的扩大，对直流电动机的要求也越来越高。
无刷直流电机控制系统的设计及仿真毕业设计
目录1 前言............................................................................................................... - 1 -1.1 无刷直流电机的发展......................................................................... - 1 -1.2 无刷直流电机的优越性..................................................................... - 1 -1.3 无刷直流电机的应用......................................................................... - 2 -1.4 无刷直流电机调速系统的研究现状和未来发展............................. - 2 -2 无刷直流电机的原理................................................................................... - 4 -2.1 三相无刷直流电动机的基本组成..................................................... - 4 -2.2 无刷直流电机的基本工作过程......................................................... - 5 -2.3 无刷直流电动机本体......................................................................... - 6 -2.3.1 电动机定子............................................................................... - 6 -2.3.2 电动机转子............................................................................... - 7 -2.3.3 有关电机本体设计的问题....................................................... - 8 -3 转子位置检测............................................................................................... - 9 -3.1 位置传感器检测法............................................................................. - 9 -3.2 无位置传感器检测法....................................................................... - 10 -4 系统方案设计............................................................................................. - 12 -4.1 系统设计要求................................................................................... - 12 -4.1.1 系统总体框架......................................................................... - 12 -4.2 主电路供电方案选择....................................................................... - 12 -4.3 无刷直流电机电子换相器............................................................... - 14 -4.3.1 三相半控电路......................................................................... - 14 -4.3.2 三相全控电路......................................................................... - 15 -4.4 无刷直流电机的基本方程............................................................... - 16 -4.5 逆变电路的选择............................................................................... - 18 -4.6 基于MC33035的无刷直流电动机调速系统................................... - 19 -4.6.1 MC33035无刷直流电动机控制芯片...................................... - 19 -4.6.2 基于MC33035的无刷直流电动机调速系统设计 ................ - 20 -5 无刷直流电机调速系统的MATLAB仿真................................................... - 23 -5.1 电源、逆变桥和无刷直流电机模型............................................... - 24 -5.2 换相逻辑控制模块........................................................................... - 25 -5.3 PWM调制技术.................................................................................... - 30 -5.3.1 等脉宽PWM法......................................................................... - 32 -5.3.2 SPWM(Sinusoidal PWM)法..................................................... - 32 -5.4 控制器和控制电平转换及PWM发生环节设计............................... - 32 -5.5 系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析................................... - 34 -5.5.1 起动，阶跃负载仿真............................................................. - 34 -5.5.2 可逆调速仿真......................................................................... - 36 -6 总结和体会................................................................................................. - 38 -无刷直流电机调速控制系统设计1前言直流无刷电机，无机械刷和换向器的直流电机，也被称为无换向器直流电动机。
无刷直流电机控制系统的设计——毕业设计
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AbstractBrushless 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.Since the last century, constantly improve the people's standard of living, people in the office, industrial, manufacturing, electrical appliances and other fields increasingly tend to be miniaturization, intelligence, high efficiency, and as all equipment in the field of motor is in constant development, people on the requirements of the motor is in constant change. At this stage of the requirements of the motor is high efficiency, high speed, high precision and so on, so is the application of brushless dc motor as the change of people's requirements and continuously rapid growth.The design of this system mainly through a control system to drive the brushless dc motor, mainly dspic30f2010 chips as the main control chip, through collecting motor feedback control circuit of hall signal and compare and then programmatically to control the speed of brushless motor and started to stop.Keywords: Control system; dspic30f2010 chip; brushless DC motor目录摘要 (I)Abstract (III)目录 (IV)1 引言 01.1 研究背景及意义 01.2 国内外研究现状 (1)1.3 设计任务与要求 (1)2 基本理论 (1)2.1 无刷直流电机的结构以及基本原理 (1)2.2 无刷直流电机的运行特性 (4)2.3 无刷直流电机的应用 (5)3 直流无刷直流电机控制系统的设计 (6)3.1 无刷直流电动机系统的组成部分 (6)3.2 无刷直流电机控制系统的设计 (8)4 直流无刷电机的电路设计 (9)4.1 开关电路的设计 (9)4.2 保护电路的设计 (9)4.3 驱动电路的设计 (10)4.4 反馈电路的设计 (10)4.5 电源电路的设计 (11)5 直流无刷电机控制系统的软件设计 (11)5.1 系统功能的实现 (12)5.2 软件流程图 (12)6 实物成果及展望 (13)致谢 (16)参考文献 (16)附录 (19)1 引言近年来随着微电子技术自动控制技术和新型永磁材料的发展，无刷直流电机的应用越来越广泛。
直流电动机毕业论文
第一章直流电动机简介1.1直流电动机的发展近三十年来针对异步电动机变频调速的研究，归根到底是在寻找控制异步电动机转矩的方法，稀土永磁无刷直流电动机必将以其宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小等特点在调速领域显现优势。
无刷直流电动机是在有刷直流电动机的基础上发展起来的，这一渊源关系从其名称中就可以看出来。
有刷直流电动机从19世纪40年代出现以来，以其优良的转矩控制特性，在相当长的一段时间内一直在运动控制领域占据主导地位。
但是，有机械接触电刷-换向器一直是电流电机的一个致命弱点，它降低了系统的可靠性，限制了其在很多场合中的使用。
为了取代有刷直流电动机的机械换向装置，人们进行了长期的探索。
早在1917年，Bolgior就提出了用整流管代替有刷直流电动机的机械电刷，从而诞生了无刷直流电机的基本思想。
无刷直流电机因为具有直流有刷电机的特性,同时也是频率变化的装置,所以又名直流变频,国际通用名词为BLDC.无刷直流电机的运转效率,低速转矩,转速精度等都比任何控制技术的变频器还要好,所以值得业界关注.本产品已经生产超过55kW,可设计到400kW,可以解决产业界节电与高性能驱动的需求。
我国对无刷直流电动机的研究起步较晚。
1987年，在北京举办的联邦德国金属加工设备展览会上，SIEMENS和BOSCH两公司展出了永磁自同步伺服系统和驱动器，引起了国内有关学者的广泛注意，自此国内掀起了研制开发和技术引进的热潮。
经过多年的努力，目前，国内已有无刷直流电动机的系列产品，形成了一定的生产规模。
1.2直流电机的结构直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。
直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。
运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕阻、换向器和风扇等组成。
无刷直流电机控制毕业设计论文
摘要摘要近些年来，随着人们对保护生态环境意识的逐渐提高，电动车得到了迅速发展，相信这种电动车在将来会成为人们广泛应用的一种交通工具。
本文介绍了基于TMS320LF2407的霍尔位置传感器直流无刷电机控制系统的设计原理和设计过程。
以如何构建该系统为中心，侧重于TMS320LF2407技术在BLDCM 控制系统中的具体应用。
首先对直流无刷电机的基本组成环节、基本工作原理作了详细的介绍，分析了直流无刷电机的换相过程和PWM 信号的分配情况。
在此基础上，提出了基于DSP 技术的有位置传感器设计方案，并根据该方案分别进行了硬件电路和系统软件的设计与调试。
硬件部分先作了整体设计的论述，然后对主要的电路设计，及一些重要电子元器件及其参数的选择做了介绍。
软件部分也首先介绍了整体设计，接着详细论述了软件实现方面的几个问题。
关键词：电动车；无刷直流电动机；霍尔位置传感器；TMS320LF2407ABSTRACTABSTRACTIn the recent years，as People are gradually awareness of protecting the ecological environment，the electric vehicles has been rapid developed. So we believe the electric vehicles will be widely used in the future.This document presents the theory and process of the design for a hall position sensor BLDCM motor using TMS320LF2407. Regard how to structure the control system with TMS320LF2407 chip as the center in this paper .I first talk about the basic component part, the basic running principle of the BLDG motor. Followed, it analyses the course of changing phase and distributing of PWM signal. Based on these facts, we present the sensor solution for BLDG motor, design the hardware system and software system. The part of hardware design first expounds the whole design. Then the design of several primary circuits is discussed and the choice of some important electronic components and their parameters in these circuits is analyzed. The part of software design also first discusses the whole design. Then some problems on soft ware realization are dissertated.Key words ：the electric vehicles；BLDCM；hall position sensor；TMS320LF2407毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
无刷直流电机论文(刘志强)
【摘要】永磁无刷直流电动机（BLDC）是随着电机控制技术、电力电子技术和微电子技术的发展而出现的一种新型电机。
它是在有刷直流电动机的基础上发展起来的。
由于无刷直流电动机既具备交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，又具备直流电动机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多特点, 因此成为研究热点。
本文以无刷直流电动机（BLDC）为控制对象，应用DSP为微处理器进行了无刷直流电动机控制系统的软硬件设计。
无刷直流电动机控制系统是具有数字化特点的电动机控制系统，通过数字信号处理器与相关模拟电路的组合，成功地实现了对电机控制的数字化处理。
经过实验表明控制系统满足了无刷直流电动机高性能伺服控制所需参数的准确性与实时性要求。
系统硬件采用以TMS320LF2407为处理器；逆变器采用以IGBT构成的全桥电路，并采用光耦3140对其驱动；设计了硬件互锁电路，在硬件上防止逆变器的上桥臂与下桥臂的直通；同时设计了必要的保护电路（包括过流保护、过压保护等保护电路）。
整个系统的硬件设计采取了很多EMC措施，采用控制电路与驱动电路分两块PCB板的设计方法，增强了系统的可靠性。
系统软件采用C语言编写的程序，整个控制系统软件将采用主程序、服务子程序和中断子程序所组成。
主程序完成芯片初始化、变量的初始化等。
服务子程序完成A/D转换、键盘扫描、数字PI控制、软件换相、PWM产生等。
【关键词】无刷直流电动机DSP数字化处理伺服控制【Abstract】Brushless Direct Current Motor is a new type motor which developed on base of Direct Current Motor due to the advancement of the power electronics 、motor control technology and microprocessor . Because this type of motor not only have the merit of the AC induction motor for simple structure、reliable operation and easy upholding but also have the merit of the Direct Current Motor for high performance、no lose and easy control. the research and application of it has draw lots of attention of the researchers in this field in resent years.The design use Brushless Direct Current Motor as an object, completing the design of high performance control system of BLDC based on DSP. The system has the characteristic of digital motor control ,Via assembled DSP and analogue circuit accomplishing the digital control of motor. Experimentation indicates the system fulfill the demand of veracity and real time for the high performance servo control system of BLDCThe hardware of the system use the TMS320LF2407 as the microprocessor; the converters is made of the IGBT to form the bridge circuit and the drive circuit is made of the optocouple. In order to avoid the direct shoot of the bridge the design also consider the protection of it and the protection circuit is offeredin the design. Many EMC method is adopted throughout the design of hardware.The C program is offered here .The structure of the software of the whole design is made of the main program、subprogram and interrupt program . main program finish the initiation of the chip and variable of the program. The interrupt program and subprogram finished the tasks of A/D transform、the scan of the keyboard 、digital PI control、the converting of the phase and PWM generating edc .【Key Words】Brushless Direct Current MotorDSPdigital control of motorservo control system目录第1章绪论-5-1.1 引言 (5)1.2无刷直流电动机国内外研究概况 (6)1.3 无刷直流电动机的基本组成环节 (8)1.4 无刷直流电动机的基本工作原理 (10)1.5 磁极位置信号的检测 (10)1.6 本论文的主要工作.................. 错误!未定义书签。
毕业论文 电机设计
毕业论文电机设计电机设计是电气工程专业中的重要课题之一，本文将介绍一种直流无刷电机的设计方法。
一、设计需求本设计的直流无刷电机需满足以下需求：1. 输出功率：100W2. 电机转速：1000rpm3. 电源电压：24V二、设计流程1. 选择电机结构类型本设计采用基本的直流无刷电机结构，该结构包括转子、定子、电刷、磁场定向系统等部分。
其主要特点是转子上没有电刷和电极材料，使电机的运转更加可靠，磁通转移的效率更高。
2. 设计电机参数电机的输出功率P可以用下式计算：P = 2πNt / 60其中Nt为负载扭矩，该参数通过实验测量得到，验证结果为0.1N·m。
代入公式可得到电机的输出功率为1.05W。
但为了保证电机稳定工作和维持负载扭矩，我们将电机的输出功率设置为100W。
电机的转速N可以通过计算得到：N = K×Vm / Φ其中K为常数，Vm为电压，Φ为磁通量。
假定电机转矩在额定负载下的降低程度为20%，则电机转速为：N = (1 - 0.2) × 6000 / (2×24×0.5)= 1042 rpm3. 计算磁极数量和磁通量在本设计中，磁极数量是不确定的，可以根据选择的不同极数来实现电机的调速。
在这里，我们选择了12极无刷电机。
磁通量Φ的计算方法为：Φ = Ψ / kω其中Ψ为感应电动势，半周期电流均方值为I，半径长度为r，磁通量密度为B的情况下，可计算出槽数Z和磁极数P间的关系为：P/Z = Φ/[(2/π)Bπr^2/K]=Φ/πIKr^2根据该公式，可求出单极磁通Φ=1.95 × 10^(-3) Wb。
所以实际上有：Φ = πIKr^2 P/Z代入已知参数可得Φ= 0.227Wb4. 计算线圈在本设计中，我们使用一个三大三小线圈组成的Y型星形线圈。
线圈通过计算得到电阻值和电感值：R = V / I = 24V / 10A = 2.4ohmL = V / ωI = 24V / (2×π×1000rpm×10A) = 1.2mH5. 确定材料和制造方法本设计选用的转子材料是钕铁硼永磁材料，它具有高磁能积和高磁感应强度。
永磁无刷直流电动机毕业设计论文
永磁直流微电动机控制技术Permanent magnet DC micro-motor controltechnology专业：测控技术与仪器姓名：拓明方指导教师：申请学位级别：学士论文提交日期： 2015年月日学位授予单位：天津科技大学精美文档摘要传统直流电机中电刷和换向器的存在使得其结构变得复杂，而且换相时发生的械接触严重影响了电机运行的可靠性和稳定性，而且会缩短其使用寿命，极大的影响了电机的应用范围。
因此，长期以来科学家们都着力于研究能有效替代电刷和换向器的装置或控制方法。
伴随着微处理器技术和智能控制技术的发展以及永磁材料的出现，PMBDCM正在以其优越的性能逐步取代传统电机应用于各个领域。
其中无位置传感器的PMBDCM更是克服了位置传感器安装复杂、成本较高的缺陷，拥有可靠的工作性能和简单的电机结构等优势。
因此，针对无位置传感器的PMBDCM，本次毕业设计详细介绍PMBDCM 的结构和工作原理，以TMS320F2812芯片为核心设计了PMBDCM的无位置传感器控制系统的硬件电路，给出了模块化的软件设计思路；并选择硬件起动法和“反电动势”过零检测法来控制电机运行。
最后在MATLAB/SIMULINK环境下，采用模块化设计思路对无位置传感器的PMBDCM进行建模；并采用经典的双闭环控制方法对电机模型进行仿真，通过仿真结果证明了“反电动势”过零检测法的可行性。
关键词：PMBDCM；无位置传感器； TMS320F2812；“反电势”过零检测精美文档ABSTRACTTraditional DC motor has a complicated structure because of brush and commutator existence, and mechanical contact occurs when the commutation of a serious impact on the reliability and stability of the motor operation, as well as, it will shorten motor’s life, a great impact on the application range of the motor. scientists have long been focused on the study can effectively replace devices or control method brushes and commutator.With the development of microprocessor technology and intelligent control technology and permanent magnet material advent, PMBDCM is its superior performance to gradually replace Traditional motor used in various fields. Which PMBDCM position sensor-less is overcome complex and costly defects in position sensor mounted, possess reliable performance, simple motor structure and other advantages.Therefore, for the position sensor-less PMBDCM, this graduation design details of the structure and working principle on PMBDCM ,use TMS320F2812 chip as the core designed sensor-less control system hardware circuit and a modular software design ideas for PMBDCM, then, select hardware starting method and the "back-EMF" zero-crossing detection method to control the motor running.Finally, under the MATLAB / SIMULINK environment, build a position sensor-less PMBDCM model by modular design concept; and simulate motor model adopt the classic double-loop control method, the simulation results proved feasibility of the "back-EMF " zero-crossing detection method.Keywords: PMBDCM; Position sensor-less control; TMS320F2812; "back-EMF "zero-crossing detection精美文档目录1 绪论 (1)1.1永磁无刷直流电动机控制技术的研究概况 (1)1.2永磁无刷直流电动机的发展趋势 (2)1.3永磁无刷直流电动机的特点及应用 (3)1.3.1在航空航天中的应用 (3)1.3.2在汽车中的应用 (3)1.3.3在家用电器中的应用 (4)1.3.4在精密电子设备和器械中的应用 (5)1.4论文需要做的工作 (5)2 永磁无刷直流电动机的结构和原理 (6)2.1永磁无刷直流电动机的结构 (6)2.1.1电动机本体 (7)2.1.2位置传感器 (7)2.1.3逆变器（电子开关线路） (8)2.2永磁无刷直流电动机的基本工作原理 (9)2.2.1有刷直流电动机的工作原理 (9)2.2.2.无刷直流电动机工作原理 (10)2.3无刷和有刷直流电机的比较 (12)3 永磁无刷直流电动机的控制系统设计 (14)3.1控制系统的硬件设计 (14)3.1.1驱动电路及驱动保护模块 (15)3.1.2PIC16F877A芯片及控制系统原理图 (16)3.2控制系统的软件设计 (19)3.2.1软件设计 (19)3.2.2处理位置传感器的检测信号 (20)3.3本章小结 (20)精美文档4 永磁无刷直流电动机的无位置传感器控制技术 (22)4.1无位置传感器PMBDCM的控制系统硬件设计 (22)4.1.1控制系统框图 (22)4.1.2逆变器电路的设计 (23)4.1.3逆变器驱动电路设计 (23)4.1.4核心控制电路及外围电路 (24)4.2转子位置的检测及无位置传感器时电机的起动 (26)4.2.1反电势过零检测法原理和实现 (27)4.2.2无位置传感器PMBDCM的硬件起动 (29)4.3无位置传感器PMBDCM的控制系统软件设计 (30)4.3.1转子零初始位置起动程序 (30)4.3.2“反电势”法运行程序 (32)4.3.3功率模块保护中断（PDPINT）服务程序 (33)4.4本章小结 (34)5 永磁无刷直流电动机无位置传感器控制系统的仿真 (35)5.1PMBDCM的数学模型 (35)5.2无位置传感器PMBDCM的建模和仿真 (36)5.2.1总体结构设计 (36)5.2.2双闭环调速系仿真结果 (37)6 总结与展望 (40)参考文献 (41)致谢 (42)精美文档天津科技大学2011级本科毕业设计精美文档1 绪论永磁无刷直流电动机 ( 以下简称 PMBDCM ) 是近年来随着信息技术和材料技术的发展而迅速发展起来的一种性能优秀的新型电动机。
毕业设计论文电动车无刷直流电机
毕业设计论文电动车无刷直流电机
电动车无刷直流电机是目前电动车领域中最主流的电机类型之一、它
采用无刷直流电机技术，具有高效率、高性能和低噪音等优点。
本文将从
原理、结构、控制和应用等方面综述电动车无刷直流电机的相关内容。
一、无刷直流电机的原理
无刷直流电机是一种基于电磁学原理工作的电机。
它采用永磁体在转
子上形成永磁场，驱动定子上的绕组与永磁场之间相互作用，实现电能转
化为机械能的过程。
二、无刷直流电机的结构
无刷直流电机主要由转子、定子和控制系统组成。
转子部分包括轴、
永磁体和换向器；定子部分包括绕组和磁铁；控制系统负责监控电机的运
行状态和控制电机的转速。
三、无刷直流电机的控制
无刷直流电机的控制主要通过控制系统中的换向器来实现。
换向器根
据转子位置和速度信号，调整绕组通电顺序，使电机保持平稳运行。
同时，控制系统还可以通过调整电压和电流来控制电机的转速和扭矩。
四、无刷直流电机的应用
无刷直流电机广泛应用于电动车领域。
它具有高效率、高性能和低噪
音等优点，可以提供稳定可靠的动力输出。
同时，无刷直流电机还具有较
快的响应速度和较高的功率密度，适用于多种电动车型。
总结起来，电动车无刷直流电机是一种高效、高性能的电机技术，具有广泛的应用前景。
未来，随着技术的不断发展，无刷直流电机将继续在电动车领域发挥重要作用。
无刷直流电机的驱动器设计毕业论文
成人高等教育毕业设计（论文）诚信承诺书摘要无刷直流电动机是在有刷直流电动机的基础上发展起来的，是一种集电机和电子一体化的高新技术产品，不仅具有体积小、重量轻、效率高、惯量小和控制精度高等优点，同时还保留了普通直流电动机优良的机械特性。
因此，研究具有响应速度快、调节能力强、控制精度高的无刷直流电动机控制系统具有重要意义。
本设计论文研究了无刷直流电机(BLDCM)控制系统的原理和设计过程，基于MATLAB/Simulink仿真平台建立了无刷直流电机驱动系统仿真模型，利用该仿真模型验证控制算法。
该系统采用双闭环控制：速度环采用离散PID控制，根据滞环电流跟踪型PWM逆变器原理实现电流控制。
在建立仿真模型的基础上，本论文对模型进行了仿真。
观察电机的相电流、反电动势、转速、输出电磁转矩等参数，并进行了分析。
仿真和试验结果与理论分析一致，验证了该方法的合理性和有效性。
该仿真模型适用于验证其他控制算法的合理性，并且为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。
关键词:无刷直流电动机；仿真；驱动控制系统；PWM；PIDAbstractBrushless DC motor in a brush DC motor developed on the basis of. At this stage, although exchanges of all kinds of DC motors and motor drive in the application of the dominant, but brushless DC motor is under common concern.It is a kind of mechanics products, which has many good Performances, such as Small volume, light, efficient, small inertia and high control precision. BLDCM reserves many excellent mechanical characteristics of DC Motor. So it is very significant to study such a control system with quick response, powerful regulation capability and high precision.This paper presents the theory and process of the design for a sensor BLDCM. Regard how to structure the control system with MATLAB\Simulink as the center in this paper. We set up the simulation system of BLDCM and verify the control algorithm using this simulation system.Brushless DC motor is a new type motor growing rapidly in recent years which is widely used in industry, agriculture and military, etc. It can not only keep the excellent speed regulation control of DC Motor but eliminate the mechanical contact between brush and diverter as well.This control system adopted double loop control. In the double loop of control system, a discrete PID controller was adopted in the speed loop and a current controller was completed in the current loop on the principle of hysteresis current track PWM inverter.The reasonability and validity were testified by the coincidence of the simulation and experimentation results and theory analysis.This simulation model is also suitable for verifying the reasonability of other control algorithms and offers a new thinking for designing and debugging actual motors.Key words: BLMDCM；Simulation；Driver control system；PWM；PID目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章绪论 (1)1.1 课题背景及选题意义 (1)1.2 无刷直流电机的发展历史 (1)1.3 无刷直流永磁电动机与有刷直流永磁电动机的比较 (3)1.4 国内外无刷直流电机研究动态与趋势 (3)1.5 本文主要研究内容 (5)第二章无刷直流电动机及驱动系统结构原理及相关技术 (7)2.1 无刷直流电机的本体基本结构 (7)2.1.1 电动机本体 (8)2.1.2 转子位置传感器 (8)2.2 无刷直流电机的工作原理 (9)2.3 无刷直流电机的数学模型 (11)2.4 无刷直流电机的控制方案 (14)2.4.1 单闭环控制 (14)2.4.2 双闭环控制 (14)2.4.3 PID控制 (15)第三章无刷直流电机驱动控制系统的设计 (17)3.1 驱动电路设计 (17)3.1.1 无刷直流电机驱动系统的构成 (17)3.1.2 辅助电源电路 (18)3.1.3 主功率电路 (19)3.1.4 驱动隔离电路 (20)3.2 主电路设计 (21)3.3 控制电路设计 (22)3.3.1 控制器的选择 (22)3.3.2 控制板设计 (23)3.3.3 控制器 (24)3.3.4 驱动电路 (25)3.4 检测与保护电路设计 (28)3.4.1 电流检测电路设计 (28)3.4.2 转子位置及转速检测电路 (29)第四章无刷直流电机的建模与仿真 (31)4.1 无刷直流电动机的仿真模型 (31)4.1.1 机本体模块 (32)4.1.2 速度PID控制模块 (34)4.1.3 参考电流模块 (34)4.1.4 电流滞环控制模块 (35)4.1.5 电压逆变模块 (35)4.2 仿真结果 (36)第五章总结与展望 (39)参考文献 (40)致谢 (41)附录 (42)第一章绪论1.1 课题背景及选题意义70年代以来，随着电力电子技术的飞速发展，许多新型的高性能半导体功率器件，如GTR、MOSFET、IGBT等相继出现，以及高性能永磁材料，如钐钴、钕铁硼等的问世，均为直流无刷电机的广泛应用奠定了坚实的基础。
直流无刷电机论文
基于单片机的直流无刷电机控制系统设计摘要本文从无刷直流电机的研究背景、研究意义、发展方向及分类，再到电机的系统结构、工作原理、控制方式都做了一系列的论述，尤其是在电机控制方式上。
无刷直流电机通过霍尔传感器实现的电子换向优于传统直流电机的机械换向，现代电机有多种控制方式，电机专用控制集成芯片控制、单片机和DSP控制，本文将采用DSPIC30F2010的单片机的PWM控制模块实现对电机的转速控制。
本文设计主电路采用MOSFET三相逆变桥，驱动电路采用驱动器IR2130使结构更加简洁。
软件部分有主程序和中断程序组成，配合硬件电路，可以实现无刷直流电机的起动、制动和换向功能。
关键词无刷直流电机 DSPIC30F2010 霍尔传感器Design of Brushless DC Motor Control Systembased on MicrocontrollerABSTRACTThis article from the brushless DC motor of the research background, research significance, the development direction and classification, and then to motor system structure, working principle, control mode have made a series of system, this paper especially on motor control mode. Brushless DC motor with hall sensor to realize the electronic commutation is superior to the traditional dc motor mechanical commutator,there are a number of modern motor control mode, the special motor control chip control, MCU and DSP control, this paper will use DSPIC30F2010 MCU PWM control module for motor speed control. In this paper, design of main circuit adopts MOSFET three-phase inverter bridge, drive circuit using driver IR2130 make the structure more compact. The software part consists of the main program and interrupt program with hardware circuit, can realize the brushless dc motor starting, braking and reversing function.KEY WORDS brushless DC motor DSPIC30F2010 Holzer sensor目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.2 直流无刷电机简介 (1)1.3 直流无刷电机的发展及应用场合 (1)1.4 直流无刷电机研究的意义 (3)2 直流无刷电机结构及工作原理 (5)2.1 直流无刷电机特点 (5)2.1.1 电机分类 (5)2.1.2 直流无刷电机的主要特点 (5)2.2 直流无刷电机系统结构 (7)2.2.1 电机主体 (7)2.2.2 位置传感器 (8)2.2.3 电子换相 (10)2.3 无刷直流电机工作原理 (11)2.4 脉宽调制（PWM）技术 (12)3 直流无刷电机控制系统硬件设计 (13)3.1 系统控制方案 (13)3.2 系统主电路 (13)3.2.1 三相桥式全控整流电路 (14)3.2.2 功率管的选用 (14)3.3.3 三相桥式逆变电路 (15)3.3 驱动电路 (16)3.4 转子位置信号检测电路 (18)3.4 微处制器控制电路 (19)3.5 PWM脉宽控制的实现 (21)3.6 保护电路 (22)3.6.1 过电压保护电路 (22)3.6.2 过电流保护电路 (23)4 软件部分 (24)4.1 微处理器DSPIC30F2010开发环境 (24)4.2 软件总体构成 (24)5 结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)附录 (30)1 绪论1.1 引言电动机作为机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域以及人们的日常生活之中。
河南理工大学毕业论文直流无刷电机控制研究
无刷直流电机控制器设计The Design of Brushless DC Motor Controller姓名:专业：电气工程及其自动化学号:班级:电气10-5班指导老师:摘要本文从无刷直流电动机的基本结构出发，设计一种无刷直流电机控制器，首先论述了其工作原理、运行特性、开关电路及传递函数，并利用MATLAB/Simulink 搭建直流无刷电机的模型，仿真电压、电流、转速、转矩等波形图并进行分析。
然后硬件设计采用PIC16F72作为控制中心，并设计电压检测电路、电流检测电路、霍尔位置传感器电路、手柄调速电路、制动电路等。
最后软件设计先写总体流程图，然后写程序，进行调试，并分析结果，得出结论。
关键词：直流无刷电机，PIC16F72,保护电路AbstractIn this paper, as the basic structure of the brushless DC motor, I design a brushless DC motor controller. Firstly, I discuss its working principles, operating characteristics, switching circuits and transfer functions, and using MATLAB / Simulink to build a Brushless DC motor model simulation of voltage, current, speed, torque and other waveforms and analyzed. And about to hardware design I choose PIC16F72 as a control center, and design the voltage detection circuit , the current detection circuit, a Hall sensor circuit position, the handle speed control circuit, the brake circuit. Finally I write a general flowchart of software design, and then write a program, debug, and analyze the results, draw conclusions.Keywords: Brushless DC motors, PIC16F72, the protection circuit目录绪论.................................................................................................................................. 1无刷直流电机的结构及其工作原理 (5)1.1 无刷直流电机的结构.................................................... 错误！未定义书签。
直流无刷电机驱动技术的研究毕业论文
直流无刷电机驱动技术的研究摘要随着现代电力电子技术的发展和永磁材料性能的不断提高，无刷直流电动机的系统在高性能运动控制领域越来越受到重视。
无刷直流电动机既具有直流电动机运行效率高、调速性能好、无励磁损耗等诸多特点，又具备交流电动机的运行可靠、结构简单、维护方便等一系列优点，在国民经济各个领域的应用日益普及。
本文在对无刷直流电动机控制系统的发展及应用综述的基础上，详细的介绍了无刷直流电动机的基本结构、工作原理和运行特性，并给出了其数学模型。
简述了无刷直流电动机的控制策略，并分析了无位置传感器控制技术的原理和方法。
然后对无刷直流电动机双闭环控制系统的硬、软件设计作了详细论述。
系统以 TI 公司的 TMS320LF2407 芯片为控制核心，分析了 PWM 信号的产生分配情况，给出反电动势过零点、速度及电流等检测电路设计，并以 IR2130 作为驱动芯片设计了无刷直流电动机的驱动电路，采用三段式起动方式来起动电动机。
系统的软件采用模块化设计方法，主要包括初始化程序、起动子程序、换相子程序、ADC 中断服务程序等。
最后运用 SIMULINK 建立了无刷直流电动机控制系统的仿真模型，并对给定实例进行仿真。
本论文所述无刷直流电动机控制系统的设计方案，可以获得良好的速度控制性能，而且 DSP 技术不仅使系统获得了高精度，高可靠性，还简化了系统结构。
：关键词：无刷直流电动机 PWM 控制无位置传感器仿真AbstractWith the development of power electronics technology and ceaseless advance of permanent magnet material, Brushless DC motor (BLDCM) is more and more attention in the field of high performance motion control. BLDCM has been widely used in the various fields of the national economy because this motor not only has the merit of the DC motor for high efficiency, good performance and no excitation loss etc. but also has the merit of the AC induction motor for reliable operation, simple structure and easy maintenance etc.On the basis of the summary for developments and applications of BLDCM control system,the thesis introduces the structure, running principle, operational characteristics and mathematical model of BLDCM. It outlines BLDCM control strategy, and discusses the principles and methods of the control technology with no position sensor detection. Then the hardware and software design of the double closed loop control system is dissertated in detail.The controller of the hardware of the system is built by using the TMS320LF2407 as the microprocessor. It analyses the formation of PWM signals and designs the circuit of BEMF-zero-crossing, velocity and current detection. This system chooses syllogism jump-start motor. Besides, the drive circuit of the BLDCM is designed with IR2130. System software is modular in design methods, Including initialization, starting, commutation subroutine, ADC interrupt service procedures. Finally, it established a BLDCM control system simulation model by SIMULINK, and simulate to the case model.This thesis described the design options about BLDCM control system, It can get a good performance of Speed control; DSP technology enables thesystem has not only a high-precision,high reliability, also simplifies the system architecture.Keywords：Brushless DC motor PWM No position sensor Simulation目录第1章概述................................................... - 1 -1.1 无刷直流电机的现状....................................... - 1 -1.2 电无刷直流电动机的概况................................... - 2 -1.2.1 无刷直流电动机的特点和应用......................... - 2 -1.2.2 发展前景........................................... - 3 -1.3 本设计的主要工作......................................... - 4 -第2章无刷电机控制系统分析..................................... - 5 -2.1 无刷直流电动机的基本结构................................. - 5 -2.1.1 电动机本体电动机本体............................... - 6 -2.1.2 转子位置检测器..................................... - 6 -2.1.3 电子换相........................................... - 7 -2.2 无刷直流电动机的工作原理................................. - 7 -2.3 直流电动机的PWM调速原理................................. - 9 -第3章无刷直流电机控制器硬件设计.............................. - 11 -3.1 无刷直流电动机双闭环调速系统............................ - 11 -3.2 SPWM 控制技术........................................... - 13 -3.2.1 SPWM控制的基本原理................................ - 13 -3.2.2 SPWM的数学模型.................................... - 14 -3.3 无刷直流电动机无位置传感器的检测方法.................... - 15 -3.3.1 反电动势过零检测法................................ - 15 -3.3.2 续流二极管间接检测法.............................. - 16 -3.3.3 反电动势积分法.................................... - 17 -3.3.4 反电动势三次谐波检测法............................ - 17 -3.4 数字PID控制器及算法.................................... - 18 -3.4.1 模拟PID控制原理.................................. - 19 -3.4.2 PID算法的数字实现................................. - 20 -第4章无刷直流电动机的 DSP 控制系统........................... - 23 -4.1 DSP的结构和特点........................................ - 23 -4.1.1 DSP在运动控制领域的应用........................... - 23 -4.1.2 TMS320LF2407结构和特点............................ - 24 -4.2 无刷直流电动机的DSP控制系统的设计...................... - 26 -4.2.1 PWM波形的产生..................................... - 27 -4.2.2 速度检测与调节.................................... - 29 -4.2.3 电流检测与调节.................................... - 31 -4.2.4 异步串行通讯接口电路.............................. - 31 -4.2.5 电动机的驱动电路.................................. - 32 -4.3 基于DSP的无位置传感器无刷直流电动机的起动.............. - 33 -4.3.1 位置型PID算法程序的设计.......................... - 34 -4.3.2 数字PI速度调节器设计............................. - 35 -4.3.2 数字PI速度调节器设计............................. - 37 -第五章无刷直流电动机控制系统的软件设计........................ - 38 -5.1 主程序结构.............................................. - 38 -5.2 电动机启动子程序........................................ - 39 -5.3 换相子程序.............................................. - 40 -5.4 ADC中断子程序.......................................... - 40 -总结.......................................................... - 44 -致............................................................ - 45 -参考文献..................................................... - 46 -附录1：直流无刷电机驱动技术的研究 ............................ - 47 -第1章概述1.1 无刷直流电机的现状有刷直流电动机作为最早的电动机广泛应用于工农业生产的各个领域，由于其宽阔而平滑的优良调速性能，在需要调速的应用领域占有重要地位，但机械换向装置的存在，限制了其发展和应用围。
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直流无刷电动机研发设计毕业论文目录中文摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章绪论 (1)1.1 课题的背景及研究意义 (1)1.2 直流无刷电机控制系统的研究 (3)1.3 PCI总线的应用 (7)1.4 课题研究的主要容 (9)1.5 论文的组织结构 (10)第二章直流无刷电机控制原理 (11)2.1 无刷直流电机的结构 (11)2.2 无刷直流电机工作原理 (13)2.3 无刷直流电机PID调速原理 (17)第三章系统硬件设计 (21)3.1 PCI运动卡控制电机的实现方法 (21)3.2 硬件总体设计思想 (22)3.3 数据采集卡及接线端子板 (23)3.4 直流电机及其驱动器 (25)3.4硬件连线示意图 (27)第四章系统软件设计 (28)4.1 软件总体设计思想 (28)4.2 图形化编程软件LabVIEW简介 (29)4.3 PCI控制卡的各子程序设计 (30)4.3.1 转速控制程序 (30)4.3.2 转速检测程序 (36)4.3.3 PID控制程序 (40)4.4 总程序框图 (41)第五章实验与结论 (43)5.1 硬件的安装与测试 (43)5.2 软件测试 (45)5.2.1 转速控制程序测试 (45)5.2.2 转速检测程序测试 (46)5.2.3 PID程序测试 (48)5.3 结果分析 (50)第六章总结与展望 (52)6.1本文工作总结 (52)6.2 研究展望 (52)致谢 (54)参考文献 (55)附录一中文翻译 (57)附录二外文原文 (67)第一章绪论1.1 课题的背景及研究意义直流无刷电动机是在直流有刷电动机的基础上发展起来的，这一渊源关系从其名称中就可以看出来。
直流有刷电动机从19世纪40年代出现以来，以其优良的转矩控制特性，在相当长的一段时间一直在运动控制领域占据主导地位。
但是，有机械接触一直是电流电机的一个致命弱点。
电刷-换向器存在相对的机械摩擦带来了噪声、火化、无线电干扰以及寿命短等弱点，降低了系统的可靠性，再加上制造成本高及维修困难等缺点，从而大大限制了它的应用围。
为了取代直流有刷电动机的机械换向装置，人们进行了长期的探索。
在1917年，Bolgior就提出了用整流管代替直流有刷电机的机械电刷，从而诞生了直流无刷电机的基本思想。
随后经过了几十年的努力，美国的D.Harrison等于1955年首次申请了用晶体管换相线路代替直流有刷电动机的机械电刷的专利，标志着现代无刷直流电动机的诞生。
无刷直流电动机的发展在很大程度上取决于电力电子技术的进步，在无刷直流电动机发展的早期，由于当时大功率开关器件仅处于初级发展阶段，可靠性差，价格昂贵，加上永磁材料和驱动控制技术水平的制约，使得无刷直流电动机自发明以后的一个相当长的时间，性能都不理想，只能停留在实验室阶段，无法推广使用，1970年以后，随着电力半导体工业的飞速发展，许多新型的全控型半导体功率器件（如GTR、MOSFET、IGBT等）相继问世，加之高磁能积永磁材料（如SmCo、NsFeB）陆续出现，这些均为无刷直流电动机广泛应用奠定了坚实的基础。
无刷直流电动机系统因而得到了迅速的发展。
在1978年汉诺威贸易博览会上，前联邦德国的MANNESMANN公司正式推出了MAC无刷直流电动机及其驱动器，引起了世界各国的关注，随即在国际上掀起了研制和生产无刷直流系统的热潮，这也标志着无刷直流电动机走向实用阶段。
随着人们对直流无刷电机特性了解的日益深入，直流无刷电机的理论也逐渐得到了完善。
1986年，H.R.Bolton对直流无刷电机作了全面系统的总结，指出了直流无刷电机的研究领域，成为直流无刷电机的经典文献，标志着直流无刷电机在理论上走向成熟。
我国对直流无刷电机的研究起步较晚。
1987年，在北京举办的联邦德国金属加工设备展览会上，SIEMENS和BOSCH两公司展出了永磁自同步伺服系统和驱动器，引起了国有关学者的广泛注意，自此国掀起了研制开发和技术引进的热潮。
经过多年的努力，目前，国已有无刷直流电动机的系列产品，形成了一定的生产规模。
区别于有刷直流电机，无刷直流电机不使用机械的电刷装置，采用方波自控式永磁同步电机，以霍尔传感器取代碳刷换向器，以钕铁硼作为转子的永磁材料，性能上相较一般的传统直流电机有很大优势，是当今最理想的调速电机。
在现今的工业领域中，无刷直流电机应用相当广泛，如航空航天和军事领域的炮兵雷达，自动定位，船舶舵，飞机自动驾驶仪，全自动控制应用等围；在信息处理设备领域，包括信息输入，存储，加工，输出，传输和其他单元；电子设备中，如微型计算机软盘驱动器，硬盘驱动器，光盘驱动器，复印机，打印机，传真机等；视听设备包括录像机，录音机，摄像机使用，照相机，光碟，DVD等。
今天，在各个领域，如医疗器械，纺织，化工，仪器仪表，电脑驱动器及家电的日益广泛应用等诸多方面，促进着国民经济的发展。
就像在电脑的硬盘驱动器和软盘驱动器中的主轴电机，录音机中的伺服电机，都使用了大量的直流无刷电机。
目前，在英美日德中等几个主要的电机生产国，直流无刷电机年平均增长率保持在102%，全球年总产量约为30亿台左右。
随着应用的日益广泛，它的控制性能要求也不断提高，因此直流无刷电机控制系统的研究受到了越来越多研究者的关注。
本文也是根据这一现状，着力于直流无刷电机控制系统的开发，展开了研究工作。
1.2 直流无刷电机控制系统的研究随着各种微处理器的出现和发展，国外对直流电机数字控制系统的研究也在不断的发展和完善，尤其在80年代在这方面的研究达到空前的繁荣。
首先实现了整流器件的更新换代，以晶闸管整流装置取代了使用己久的直流发电机一电动机机组及水银整流装置，使直流电机拖动完成了一次大的飞跃。
同时，控制电路己实现高集成化，小型化，高可靠性及低成本。
以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅度提高，应用围不断扩大。
我国在电机调速系统的水平还远落后于于发达国家，在电机调速的很多装备方面都还不够成熟。
全数字化调速系统在国并没有得到广泛的应用。
目前，国各大专院校、科研单位和厂家也都在开发数字直流调速装置。
因此国调速系统的研究也非常活跃，但很多电机调速的市场还是被国外公司所占据。
在国家十五计划中，对电机调速系统方面的研究投入将高达500亿元，所以电机调速系统在我国将有非常巨大的市场需求。
早期，直流电机的控制系统采用模拟分立器件构成，由于模拟器件构成系统的器件较多，使得模拟直流传动系统的控制精度及可靠性较低。
随着电机运动控制器技术的发展，直流电机控制系统己经广泛使用电机运动控制器，实现了数字化控制，尤其是在无刷直流电机的控制系统当中。
数字化调速系统与模拟系统相比具有以下优点。
1. 提高了调速性能由于测速采用数字化，能够在很宽的围高精度测速，所以扩大了调速围，提高了速度控制的精度。
另一方面，一些模拟电路难以实现的控制规律和控制方法，例如各种最优控制、自适应控制、复合控制等都变得十分容易了，从而使系统的控制性能得到提高。
2. 提高了运行的可靠性由于硬件高度集成化，所以零部件数量和触点大大减少；很多功能都是由软件(即程序)来完成的，使硬件得以简化，所以采用运动控制卡控制的电力拖动系统的故障率比模拟系统小。
另外，数字电路的抗干扰性能强，不易受温度等外界条件变化的影响，没有工作点的温漂等问题，所以运行的可靠性高。
3. 易于维修由于部分电机运动控制器可以与计算机相连，而计算机具有存储、显示、记录等功能，可以对系统的运行状态进行检测、诊断、显示和记录，并对发生故障的时间、性质和原因进行分析和记录，所以维修很方便，维修周期变短。
作为数字化电机控制系统的代表，运动控制器是控制技术和运动系统相结合的产物。
在现代电子技术的支持下，它通常以微处理器为核心，综合软件编程、运动轨迹设计、控制算法分析、各运动部件的实时驱动等功能，达到总体运动控制效果。
在运动控制中，运动控制器还需对具体的运动速度、加速度、位置误差等进行实时监控，并对相关情况等作出反应。
专用控制器的使用可把主机的轨迹插补与伺服闭环控制分离开来，减少了主机计算负担，且所有控制参数都可以由程序设定，系统硬件设计简单，位置环容易调整，有利于提高系统可靠性。
随着自动化技术的进一步发展，运动控制器（步进、交流、直流）的应用已走出机械加工行业，越来越多地应用于其它工业自动化设备控制。
常见的运动控制器控制方案有以下几种：1.单片机系统采用单片机系统来实现运动控制，成本较低，但开发难度较大，周期长。
这种方案适应于产品批量较大、控制系统功能简单、有单片机开发经验的用户。
2.专业运动控制PLC许多品牌的PLC都可选配定位控制模块，有些PLC的CPU单元本身就具有运动控制功能（如松下FP0）。
这种方案一般适用于运动过程较简单、运动轨迹固定的设备，如送料系统、自动焊机等。
如果需要简单修改少量运动参数，如速度、位移等，可与工业人机界面配合使用。
3.PC机和I/O卡用I/O卡通过PC机也可以输出脉冲和方向信号来控制步进或数字式伺服电机，但所发的脉冲只能由软件编程来实现，所以在运动时发脉冲将占用PC机CPU大量的时间；另外，软件发脉冲受到微机定时器的限制，最大脉冲频率一般在100KHz左右，在控制伺服电机时会有速度和精度的矛盾问题；再者，在Windows环境下由于其多任务的机制，若没有深入Windows核进行底层编程来发脉冲，几乎不可能保证脉冲的均匀性。
4.PC机和PCI运动控制卡目前，由于以专用运动控制芯片为代表的高速、高性能专用微处理器的出现和PC机的广泛普及，开放式运动控制器的发展趋势是以专用运动控制芯片作运动控制处理器，以PC机作为信息处理平台，PCI运动控制卡通过PCI插槽嵌入PC机，即“PC机+运动控制卡”的模式。
在这种方案中，PCI运动控制卡只需要从微机接收控制命令，然后自己完成与运动有关的控制：发脉冲/方向信号、检测限位/原点等信号，几乎不占用微机CPU时间。
这样微机可处理其它控制和检测任务：检测其它状态、处理键盘和显示消息、数据分析和计算等。
大多数PCI运动控制卡都提供了Windows环境下的动态库DLL，使用非常方便，不仅大大缩短产品研制和开发周期，而且能够实现更完善的运动控制系统。
国外广大的科技人员对基于专用运动控制卡的运动控制器进行了深入研究，并取得了较好的成绩，主要研究成果有美国Delta Tau公司、NI（美国国家仪器）和德国MOVTEC公司的各种运动控制卡等。
国针对运动控制卡的研究从近几年开始开展的比较多，但目前没有专门用于开放式体系结构的运动控制器，从现有的文献来看主要是各个高校或科研院所为自己设计的基于PC的数控系统的运动控制卡，并没有形成一种通用的、系列化供应于市场的产品。