一种无刷直流电动机控制系统设计1

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无刷直流电动机及驱动系统设计

无刷直流电动机及驱动系统设计无刷直流电动机是一种能够将电能转化为机械能的电机，它不仅具有高效率、高功率密度、大扭矩和高转速等优点，同时还能在宽范围内调整转速和控制扭矩。

因此，无刷直流电动机及其驱动系统设计成为了工业应用和个人消费电子产品中常见的一种电机类型。

无刷直流电动机驱动系统由电机本体、功率器件、传感器、微控制器和控制算法等组成。

首先，电机本体是电机的核心部分，包括转子、定子、磁铁和绕组等。

转子是电机的运动部分，由永磁体和轴承支撑。

定子是电机的静止部分，由铁芯和绕组组成。

磁铁是电机的永磁体，产生磁场以与永磁体上的磁场相互作用。

绕组是由导线绕制的线圈，通过流过电流产生磁场。

其次，功率器件是驱动系统的关键部分，用于将电能从电源转化为机械能。

一般采用MOSFET或IGBT等功率器件，以实现高速开关和较高电流能力。

它们能够承受高电压和大电流，并快速切换，使得电机能够根据控制信号调整转速和扭矩。

传感器是驱动系统中用于检测电机位置和转速的重要组成部分。

常见的传感器有霍尔传感器、反电动势传感器和编码器等。

霍尔传感器通过检测磁场强度变化来确定转子的位置，反电动势传感器通过测量绕组中电流变化产生的反电动势来确定电机的转速，编码器则能够提供更准确的位置和速度信息。

微控制器是驱动系统中负责控制电机运行的核心部件。

它包含了控制算法、控制逻辑和通信接口等功能，通过与传感器和功率器件进行交互来实现对电机转速、扭矩和方向的精确控制。

微控制器能够根据输入的控制信号，通过调节电流和电压来控制电机的运行状态。

最后，控制算法是驱动系统的重要组成部分，在实际应用中起到至关重要的作用。

常见的控制算法包括PID控制、电流环控制、速度环控制和位置环控制等。

PID控制通过调整比例、积分和微分控制器的系数来达到稳定控制的效果。

电流环控制通过直接或间接测量电机电流，以控制电机的转矩和速度。

速度环控制通过测量电机转速，并根据所需转速和实际转速之间的差异来调整控制信号。

基于无刷直流电动机的电动执行器控制系统设计

ｃａｎｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｈｅｈｅａｖｙｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｙｓｔｅｍｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃａｃｔｕａ－
量较大的问题。根据电动执行器控制系统的设计要求，建立了无刷直流电动机的数学模型，完成了电动执行器控
制系统的硬件设计和软件设计。试验表明，控制系统能够稳定、可靠运行，可以满足系统设计要求。
关键词：电动执行器；无刷直流电动机；控制系统设计中图分类号：ＴＭ３３文献标识码：Ａ文章编号：１００４ — ７０１８（２０１３）０７－００４５ — ０５
赵宝伊，卢刚，李声晋，王严伟，周勇
（西北工业大学，陕西西安７１００７２）
摘
要：电动执行器以其优越的性能逐步替代气动和液压执行器，成为全电飞机最为重要的特征之一。采用
电动执行器等功率电传技术能够有效提高飞行器的机动性、可靠性、维护性和续航性能，同时解决了液压系统其重
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｉｔｓｓｕｐｅｉｒｏｒｐｅｆｒｏｒｍａｎｃｅ，ｅｌｅｃｔｉｒｃａｃｔｕａｔｏｒｗｉｌｌｇｒａｄｕａｌｌｙｒｅｐｌａｃｅｐｎｅｕｍａｔｉｃａｎｄｈｙｄｒａｕｌｉｃａｃｔｕａｔｏｒｓ，ａｎｄｗｉｌｌｂｅｃｏｍｅｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｌｌａ－ｅｌｅｃｔｒｉｃａｉｒｃｒａｆｔ．Ｔｈｅｕｓｅｏｆｅｌｅｃｔｉｒｃａｃｔｕａｔｏｓｒｓｕｃｈａｓｐｏｗｅｒｃａｂｌｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｍｏｂｉｌｉｔｙ，ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｍａｉｎｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙａｎｄｄｕｒａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｍａｒｎｃｅｏｆｔｈｅａｉｒｃｒａｆｔ．Ａｎｄｉｔ

BLDC电动机本体设计及控制原理(详细版)

BLDC电动机本体设计及控制原理(详细版)一、引言直流无刷电动机（Brushless DC Motor，BLDC）是近年来研究与应用领域日益扩大的电机类型。

它具有高效率、高转矩、低噪音、长使用寿命等优点，广泛应用于电动汽车、航空航天、家用电器、微型机器人等领域。

本文主要论述BLDC电动机本体设计及控制原理。

二、BLDC电动机结构及工作原理BLDC电动机主要由转子、定子、传感器、电路控制系统等部分组成。

1. 转子转子是BLDC电动机的核心部分，主要由磁铁和轴组成。

磁铁通常采用强磁性永磁体，由于磁阻较小、磁延迟性小，因此稳定性好，容易控制。

轴材料通常为钢铁材料，既满足强度要求，又具备较高的刚度。

转子采用永磁体的励磁方式，可以降低电机的故障率。

2. 定子定子是BLDC电动机的外部部分，主要由铁芯和绕组组成。

定子铁芯通常由硅钢片穿插叠压而成，目的是避免铁芯中涡流的损耗。

绕组则由若干个线圈组成，其数量与定子极数有关。

3. 传感器传感器主要包括霍尔元件和编码器。

霍尔元件主要用于检测转子磁极位置，编码器用于检测转子具体位置。

这些传感器输出的信号可以通过控制器计算得到电机的精确位置和转速。

4. 电路控制系统电路控制系统主要由驱动电路和控制器组成。

由于BLDC电机是三相交流电机，因此需要采用三相桥式电路进行驱动。

这种电路可以通过PWM技术实现精确的电机控制。

BLDC电动机的工作原理是依靠磁场作用产生电动力矩，具体而言，是依靠定子电流的旋转磁场作用与永磁体产生相互作用力而产生电动力矩的。

BLDC电机通过不断改变定子电流方向和大小来控制电机的转速和方向。

三、BLDC电动机控制原理1. 电机转速控制为了实现BLDC电动机的精确控制，需要对电机的转速进行控制。

一般采用PID控制算法对电机进行控制。

PID算法通过将实际转速与设定值进行比较，计算出误差，然后根据误差大小来调整控制电压的大小和方向。

这种方法可以有效地降低电机的振动和噪声，提高电机的精度和稳定性。

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]。

1.3 课题设计的主要内容本文以永磁方波无刷直流电机为控制对象，主要学习了电机的位置检测技术、电机的启动方法、调速控制策略等。

选定合适的方案，设计硬件电路并编写程序调试，最终设计了一套无位置传感器的无刷直流电机调速系统。

本课题涉及的技术概括如下：（1）学习直流无刷电机的基本结构、工作原理、数学模型等是学习电机的前提和首要内容。

基于R5F212L4的无刷直流电动机控制系统设计

中图分类号：ＴＭ３３文献标识码：Ａ文章编号：１００４－７０１８（２０１３）０９一Ｏ０４７ — ０３
ＤｅｓｉｇｎｏｆＢｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣＭｏｔｏｒＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＲ５Ｆ２１２ＩＡ
吴军，钟名宏，杜泽华
（江西理工大学，江西赣州３４１０００）
摘
要：针对有霍尔无刷直流电动机，提出一种以Ｒ５Ｆ２１２Ｌ４为核心，基于速度反馈ＰＩ控制、位置反馈及相电
流相位反馈三闭环ＳＶＰＷＭ的驱动系统。提出系统的控制策略及硬件实现；分析传感器安装误差对转子角度测量的影响，提出可以减小测量误差的计算方法；设计并实现系统硬件电路及程序调试。实验证明系统性能稳定，噪声小，实现无级调速等优点，同时可以方便地添加所需功能模块，在中小功率无刷直流电动机应用，如空调、冰箱、风扇等高端家用电器中有明显优势。关键词：三闭环；无刷直流电动机；ＳＶＰＷＭ；霍尔传感器
ｔｅｍ．Ｉｔｃａｎｂｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｓｍａｌｌａｎｄｍｅｄｉｕｍ－ｓｉｚｅｄｐｏｗｅｒａｐｐｌｉｎｃａｅｓ，ｓｕｃｈａｓｆｏｒａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ，ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｏｒ，ｖｅｎｔｉｌａｔｏｒ，

永磁无刷直流电机控制系统设计

永磁无刷直流电机控制系统设计1.电机模型的建立：建立电机的数学模型是进行控制系统设计的第一步。

永磁无刷直流电机可以使用动态数学模型来描述其动态特性，常用的模型包括简化的转子动态模型和电动机状态空间模型。

简化的转子动态模型以电机的电磁转矩方程为基础，通过建立电机的电流-转速模型来描述电机的动态响应。

这个模型通常用于低频控制和电机启动阶段的设计。

电动机状态空间模型则是通过将电机的状态变量表示为电流和转速变量，用微分方程的形式描述电机的动态特性。

这个模型适用于高频控制和电机稳态响应分析。

2.控制器设计：经典的控制方法包括比例积分控制器（PI）和比例积分微分控制器（PID）。

比例积分控制器是最简单的控制器，通过调节电流的比例增益和积分时间来控制电机的速度。

这种控制器适用于低精度控制和对动态响应要求不高的应用。

比例积分微分控制器在比例积分控制器的基础上增加了微分项，通过调节微分时间来控制系统的阻尼比，提高系统的稳定性和动态响应。

3.参数调节：在控制器设计中，参数调节和整定是非常重要的环节，主要包括根据系统的要求选择合适的控制器参数，并进行优化。

参数调节可以通过试探法、经验法和优化算法等方法进行。

其中，试探法和经验法是相对简单的方法，通过调整控制器的参数值来达到稳定运行或者较好的控制性能。

优化算法可以通过数学模型和计算机仿真的方式进行，通过优化目标函数和约束条件，得到最合适的控制器参数。

总结起来，永磁无刷直流电机控制系统设计主要包括电机模型的建立、控制器设计和参数调节。

在设计过程中，需要根据系统的要求选择合适的控制器，通过参数调节和优化算法来提高系统的稳定性和动态性能。

无刷直流电机控制系统课程设计

第３５卷
第４期
电气电子教学学报
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＥＥＥ
Ｖ０１．３５Ｎｏ．４Ａｕｇ．２０１３系统课程设计
孙冠群，蔡慧
（中国计量学院现代科技学院，浙江杭州３１００１８）
Ｔｈｉｓｐｒｏｊｅｃｔｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｃｒｅａｔｅａｐｕｒｅｈａｒｄｗａｒｅｍｏｄｅ．Ｉｔｓｗｏｒｋｌｏａｄｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒａ２－３ｗｅｅｋｓｃｕｒｒｉｃｕｌｕｍｄｅｓｉｇｎ．
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓＢｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣＭｏｔｏｒＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｃｏｕｒｓｅｐｒｏｊｅｃｔｏｎｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｓｐｅｃｉａｌｔｙ．ＴｈｉｓｐｒｏｊｅｃｔｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｕｓｅＭＣ３３０３５ａｎｄＭＣ３３０３９ａｓｃｏｒｅｃｏｎｔｒｏｌｃｈｉｐ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｏｂｊｅｃｔｉｓａｓｍａｌｌｐｏｗｅｒ
近年来，无刷直流电机已在电动车、医疗器械和航空航天等领域获得广泛应用。该电机由定子、转子和转子位置检测传感器等组成，既具有交流电机结构简单和运行可靠维护方便的特点，又具有

无刷直流电机控制系统设计与优化研究

无刷直流电机控制系统设计与优化研究摘要：无刷直流电机（BLDC）具有高效、高功率密度和长寿命等优点，在工业自动化和电动交通工具中得到广泛应用。

本文主要研究无刷直流电机控制系统的设计与优化。

首先介绍了无刷直流电机的工作原理及其在工业自动化和电动交通工具中的应用。

然后，详细阐述了无刷直流电机控制系统的组成和工作原理。

接着，结合实例分析了无刷直流电机控制系统的性能指标和优化方法。

最后，总结了无刷直流电机控制系统设计与优化的研究成果，并对未来的研究方向提出了建议。

关键词：无刷直流电机，控制系统，工作原理，性能指标，优化方法1. 引言无刷直流电机（BLDC）是一种电磁设备，由于其高效、高功率密度和长寿命等特点，广泛应用于工业自动化和电动交通工具中。

无刷直流电机的控制系统设计和优化对于提高其性能指标具有重要意义。

本文旨在研究无刷直流电机控制系统的设计和优化方法，以进一步提高其性能。

2. 无刷直流电机工作原理和应用无刷直流电机由永磁体和驱动器组成，它利用电极之间的磁场极性变化来实现转动。

其在工业自动化和电动交通工具中的应用越发普遍，包括机械制造、汽车行业、电动车辆等。

无刷直流电机具有高效率、高功率密度和长寿命等优点，因此备受青睐。

3. 无刷直流电机控制系统的组成和工作原理无刷直流电机控制系统主要由传感器、控制器和电源组成。

传感器用于检测电机的位置和速度，控制器则根据传感器所提供的信息来控制电机的运行。

电源为控制系统提供所需的电能。

无刷直流电机控制系统的工作原理是通过控制器对电机的绕组进行适时地通断，以实现控制电机的转动。

4. 无刷直流电机控制系统的性能指标无刷直流电机控制系统的性能指标主要包括响应时间、转速调节范围、效率和稳定性等。

响应时间是指电机从静止状态到达稳定运行状态所需的时间。

转速调节范围是指电机能够在一段时间内连续调节转速的范围。

效率是指电机输出功率与输入功率之比，稳定性是指电机在长时间运行中是否保持稳定的性能。

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》3目录简介 (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，再由逆变器转换成频率可调的交流电,但是,注意此处逆变器是工作在直流斩波方式。

无刷直流电动机Brushless Direct Current Motor ,BLDC,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;产品性能超越传统直流电机的所有优点,同时又解决了直流电机碳刷滑环的缺点,数字式控制,是当今最理想的调速电机。

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。

无刷直流电机控制系统设计

无刷直流电机控制系统设计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无刷直流电机控制系统的设计需要考虑多个方面的因素，如控制精度、稳定性、响应速度等。

1. 选择合适的传感器传感器的选择直接影响到控制系统的精度和稳定性。

根据实际需求，选择适用的传感器，并进行合理的安装和校准。

2. 电机驱动器的设计电机驱动器需要根据电机的功率和转速等参数进行选择和设计。

选用合适的功率放大器和控制电路，确保电机能够正常工作，并满足系统的要求。

毕业论文--无刷直流电动机控制系统设计方案

无刷直流电动机控制系统设计方案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。

现阶段，虽然各种交流电动机和直流电动机在传动应用中占主导地位，但无刷直流电动机正受到普遍的关注。

自20世纪90年代以来，随着人们生活水平的提高和现代化生产、办公自动化的发展，家用电器、工业机器人等设备都越来越趋向于高效率化、小型化及高智能化，作为执行元件的重要组成部分,电机必须具有精度高、速度快、效率高等特点,无刷直流电机的应用也因此而迅速增长。

本设计是把无刷直流电动机作为电动自行车控制系统的驱动电机,以PIC16F72单片机为控制电路，单片机采集比较电平及电机霍尔反馈信号，通过软件编程控制无刷直流电动机。

关键词无刷直流电动机单片机霍尔位置传感器AbstractBrushless 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。

Since the 1990s，as people's living standards improve and modernize production, the development of office automation, household appliances， industrial robots and other equipment are increasingly tend to be high efficiency，small size and high intelligence, as the implementation of components An important component of the motor must have a high accuracy, speed, high efficiency, brushless DC motor and therefore the application is also growing rapidly.This design is the brushless DC motor as the electric bicycle motor—driven control system, PIC16F72 microcontroller for control circuit, SCM collection and comparison—level electrical signal Hall feedback， software programming through brushless DC motor control . Key words bldcm the single chip processor hall position sensor 摘要 (I)Abstract (II)第1章概述 (1)1。

基于TMS320F2808的直流无刷电机控制系统设计

将ＣＡＰ配成Ｉ／０口
．．．．．．．．．．．．．．．．．
：Ｉ！．．．．．．．．．一
读取Ｉ，ｏ状态判断换相
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
！Ｉ！．．．．．．．．．一
计算电机速度Ｌ — — — — 一将ＩｌＯＦ１重新配成ＣＡＰ功能
— — —பைடு நூலகம்— —
图１系统原理框图控制芯片采用ＴＩ公司的ＴＭＳＦ２８０８ＤＳＰ芯片。系统分为控制板和主回路板。ＤＳＰ板：实现电机控制的核心部分，系统主要用了ＤＳＰ以下模块：（１）ＳＣＩ接口用于键盘控制电机的起、停、正转、反转、改变速度等，对电机控制系统进行实时监控，串行通信速率可变。（２）ｅＣＡＮ模块用于同上位机通信，用上位机实现对电机的控制。（３）ＡＤ转换模块用于测量电机的电流、电压、控制器的温度等。（４）ｅＰｗＭ模块用于产生需要的６路ＰＷＭ信号，驱动主回路板上的
括系统的硬件电路，电机的控制方法和设计，并给出了系统的软件流程图，研究结果验证了该系统的优越性，不仅控制精度高。还具有良好的静态和动态性能，可靠性高，有较好的使用价值。［关键词］ＤＳＰ无刷直流电机控制系统
一
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图２系统软件硬件框图三、系统软件设计系统控制芯片选用ＴＩ公司的ＴＭＳ３２０Ｆ２８０８ＤＳＰ。利用ＤＳＰ高速ＡＤ转换实现电流电压模拟量检测，ｅＰＷＭ模块可以方便灵活的实现电机ＰＷＭ控制。ｅＣＡＰ捕获模块检测霍尔位置传感器信号，完成位置检测和ＰＷＭ换相以及速度计算。ＳＣＩ模块实现通讯显示，ＣＡＮ总线完成与上位机的通讯。系统控制框图如图２所示。系统完成电机控制主要包括两个中断：ＣＡＰ中断，ＡＤ中断。其中ＣＡＰ中断完成ＰＷＭ换相的计算，以及电机速度的计算。ＡＤ中断完成

无刷直流电机的控制系统设计

１无刷直流电机的控制特性
图１所示为无刷直流电动机系统基本结构，
它由直流电源、制电路、控电机本体和位置传感器
收稿日期：０６—０ —３２０６０第一作者简介：如旃（９３一）路１８，男（）汉，河南濮阳人，士研究生，究方向为检测技术与自动化装置硕研
＃ｉｃｕｅ＜Ｃ８５ｌ３０．＞ｎｌｄ０３ＨＦ＃ｉｃｕｅ＜ｓｄｏ．＞ｎｌｄｔｉｈｓｒｐｆＯ：０８ｓｔｐｘ０；ｂｉＯ
一
ｓＯｄｘ２ｗｒｏｎｆｘ出地址分配＊／ｉｂｉｔ，ｔ，ｔ）／ｎａ（ｎａｉｉ；＊正转子函数＊／ｔｎｂｎＣｉｂ（ｔ，ｔ，ｔ）／ｎａ０ｉｉｉ；＊反转子函数＊／ｔｎａｎｂｎｃｉｂ（；／ｎａｌ）ｔ＊看门狗初始化函数＊／ｉｂ（；／ｎａ３）ｔ＊喂狗函数＊／
ｓｌｘ０／ｐ１ｌ口地址分配＊／ｆｐ＝０９；０ＩｐｒＳ
ｓｃ０ｄｘ９／ｆｐａｍ＝０ｄ；＊ＷＤｒＴ的地址分配＊，
ｓｒｐａｎ＝Ｏｄｓｒｐａ１０ｆｆｃ０ｃｘ８；ｆｃ０＝ｘ９；ｓｒｐａｐ２＝０ｅｓｒｐａｐ２＝０ｅｆｃ０ｃｌｘｂ；ｆｃ０ｃｈｘｃ；
ｓｃ０ｐ２ｘｃ，Ｗｃ的地址分配＊，ｆｐａｃｍ＝０ｄ；＊ｒｒｒ

无刷直流电机单片机控制调速系统设计

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。

直流无刷电机控制实验系统设计与实现

直流无刷电机控制实验系统设计与实现摘要：伴随着社会和科技的发展，在产业的制造与使用中，永磁材料、电力电子技术、传感器技术、现代控制理论以及微型计算机技术都取得了巨大的进展。

基于上述相关材料、技术的研发与集成，使得其在直流无刷电动机的应用技术更为完备与成熟，并具有高效率、长寿命、低噪声等优良的速度－转矩性能等优点。

在新时期、新情况下，直流无刷电动机以其众多的优势和特点，在工业、家电等行业得到了越来越多的应用，这就对电动机的控制提出了越来越高的要求。

本文在已有的科研成果的前提下，针对当前我国在直流无刷电机方面的研发现状，提出了直流无刷电机的发展方向。

关键词：直流无刷电机；发展；现状分析由于其具有高效率、低噪声、结构紧凑、可靠性高、维修费用低等优点，在各类新能源汽车和各类家用电子产品中得到了广泛应用。

本文所设计的 BLDCM控制试验系统是以EV汽车为原型，具有EV汽车的基础性能；并对电动式汽车控制系统中的每一个功能进行了分区、分区的划分，方便了详细的试验方案的实施；同时，本试验所使用的24V的电压，使整个试验系统的直流母线电流不超过2A，从而避免了因大功率而造成的安全隐患和设备的损坏。

在软件设计方面，对程序的流程图进行了细致的设计，将各种控制功能以不同的形式包装起来，方便了软硬件的协作调试。

该实验平台可以应用于课堂实验，可以应用于课程设计，可以进行创新实验。

一、直流无刷电机（一）直流无刷电机基本结构直流无刷电机是同步电机的一种，即电机转子的转速主要受电机定子旋转磁场的速度和周边相应转子极数的影响直流无刷电机是21世纪发展起来的一种新型的机电一体化装备，它的主要组成是由电机本体、传动机构等组成，尤其是在工业生产中，被越来越多的人所采用。

至于直流无刷电机，则是将新老两代直流电机的优势相结合，不仅保留了传统直流电机的优势，而且在具体的结构设计上，基本上去掉了碳刷和滑环，达到了无级调速，而且速度范围也相对较宽，这样的话，在使用过程中，其过载能力会得到极大的提高，而且可靠性、稳定性和适应性也会得到很好的改善，最主要的是，在维护和维护过程中，可以方便地进行操作和维护。

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一种无刷直流电动机控制系统设计1一种无刷直流电动机控制系统设计摘要：介绍了MOTORALA公司专门用于无刷直流电机控制的芯片MC33035和MC33039的特点及其工作原理，系统设计分为控制电路与功率驱动电路两大部分，控制电路以MC33035/33039为核心，接收反馈的位置信号，与速度给定量合成，判断通电绕组并给出开关信号。

在驱动电路设计中，采用三相Y 联结全控电路，使用六支高速MOSFET开关管组成。

通过实验，电机运行稳定。

关键词：无刷直流电机;MC33035/33039;控制电路;驱动电路Design of control system for Brushless DC MotorsSUN GuanQun;SHI Ming;TONG LinYi;XU YiPingAbstract:It introduces the MOTORAL A company used for the characteristi cs of the chip MC33035 and MC3303 9 which control the brushless direc t current motor exclusively and its w ork principle. The system design divi良,而且具有体积更小、可靠性更高、控制更容易、应用范围更广泛、制造维护更方便等优点,使无刷电机的研究具有重大意义。

本系统设计是利用调压调速，根据调整供电PWM电源的占空比进而调整电压的方式实现。

本设计采用无刷直流电机专用控制芯片MC33 035，它能够对霍尔传感器检测出的位置信号进行译码,它本身更具备过流、过热、欠压、正反转选择等辅助功能, 组成的系统所需外围电路简单，设计者不必因为采用分立元件组成庞大的模拟电路,使得系统的设计、调试相当复杂,而且要占用很大面积的电路板。

MC33035和MC33039这两种集成芯片也可以方便地完成无刷直流电动机的正反转、运转起动以及动态制动、过流保护、三相驱动信号的产生、电动机转速的简易闭环控制等。

利用专用集成芯片构成的无刷直流电机控制系统，具有集成度高、速度快及完善的保护功能等特点。

驱动电路结构简单，因而整个线路外围元件少、走线简单，可大大减小逆变器体积。

2.系统原理该闭环速度控制系统用三个霍尔集成电路作为转子位置传感器。

用MC33035的8脚参考电压（6.24V）作为它们的电源，霍尔集成电路输出信号送至MC33035和MC33039。

系统控制结构框图如图1所示，MC33039的输出经低通滤波器平滑，引入MC33035的误差放入器的反相输入端，而转速给定信号经积分环节输入MC33035的误差放大器的同相输入端，从而构成系统的转速闭环控制。

图1 系统控制原理3.控制电路设计MC33035的工作电源电压范围很宽，在10V-30V之间，芯片内含有基准电压6.25V。

MC33035内部的转子位置译码器主要用于监控三个传感器输入,以便系统能够正确提供高端和低端驱动输入的正确时序。

传感器输入可直接与集电极开路型霍尔效应开关或者光电耦合器相连接。

此外,该电路还内含上拉电阻,其输入与门限典型值为2.2V的TTL电平兼容。

用MC 33035系列产品控制的三相电机可在最常见的四种传感器相位下工作。

MC33035所提供的60°/120°选择可使MC33035很方便地控制具有60°、120°、240°或300°的传感器相位电机。

其三个传感器输入有八种可能的输入编码组合,其中六种是有效的转子位置,另外两种编码组合无效，通过六个有效输入编码可使译码器在使用60°电气相位的窗口内分辨出电机转子的位置。

MC33035直流无刷电机控制器的正向/反向输出可通过翻转定子绕组上的电压来改变电机转向。

当输入状态改变时,指定的传感器输入编码将从高电平变为低电平,从而改变整流时序,以使电机改变旋转方向。

电机通/断控制可由输出使能来实现,当该管脚开路时,连接到正电源的内置上拉电阻将会启动顶部和底部驱动输出时序。

而当该脚接地时,顶端驱动输出将关闭,并将底部驱动强制为低,从而使电动机停转。

MC33035中的误差放大器、振荡器、脉冲宽度调制、电流限制电路、片内电压参考、欠压锁定电路、驱动输出电路以及热关断等电路的工作原理及操作方法与其它同类芯片的方法基本类似。

MC33035外围电路如图2。

图2 MC33035外围电路如图所示，我们给电压为24V的电源，F /R控制电机转向，正向/反向输出可通过翻转定子绕组上的电压来改变电机转向。

当输入状态改变时,指定的传感器输入编码将从高电平变为低电平,从而改变整流时序,以使电机改变旋转方向。

电机通/断控制可由输出使能7管脚来实现,当该管脚开路时,连接到正电源的内置上拉电阻将会启动顶部和底部驱动输出时序。

而当该脚接地时,顶端驱动输出将关闭,并将底部驱动强制为低,从而使电动机停转。

由于MC33035的8管脚提供6.25V标准电压输出，因此可以用此电压给霍尔元器件以及其他器件供电,在这个系统中PWM信号的产生是很容易的,而且PWM信号的频率可以由外部电路调节, 其频率由公式决定, R5是一个可变电阻,通过调节R5,即可改变PWM信号的频率。

只需要在MC33035的外围加一个电容、一个电阻及一个可调电位器即可产生我们所需要的脉宽调制信号。

因MC33035的8管脚输出为6.25V标准电压,由R6、C1组成了一个RC振荡器,所以10管脚的输入近似一三角波,其频率由决定。

R5为控制无刷电机转速的电位器,通过该电位器改变11管脚对地的电压,从而来改变电机的转速。

运算放大器1由外部接成一个跟随器的形式,所以11管脚的对地电压即为比较器2的反相输入电压,通过电位器R5改变11脚的对地电压从而改变比较器2的输出方波的占空比,即比较器2的输出为我们所需的PWM信号。

14管脚是故障输出端，L1用作故障指示，当出现无效的传感器输入码、过流、欠压、芯片内部过热、使能端为低电平时，LED发光报警，同时自动封锁系统，只有故障排除后，经系统复位才能恢复正常工作。

R6及C1决定了内部振荡器频率（也即PWM的调制频率）,转速给定电位计W的输出经过积分环节输入MC3303 5的误差放大器的同相输入端,其反向输入端与输出端相连,这样,误差放大器便构成了一个单位增益电压跟随器,从而完成系统的转速控制。

8管脚接一NPN的三极管，当8脚电压为高电平时，三极管导通，为MC33039和霍耳传感器提供电压。

电解电容C2是滤波作用，防止电流回流。

MC33035的17管脚的输入电压低于9. 1V时,由于17脚的输入连接内部一比较器的同相输入端,该比较器的反相输入为内部一9.1V 标准电压,此时MC33035通过与门将驱动下桥的三路输出全部封锁,下桥的三个功率三极管全部关断,电机停止运行,起欠压保护作用。

过热保护等功能是芯片内部的电路,无需设计外围电路。

该系统的无刷直流电机内置有3个霍尔效应传感器用来检测转子位置,一旦决定电机的换相,并可以根据该信号来计算电机的转速。

传感器的输出端直接接MC33035的4、5、6管脚。

当电机正常运行时,通过霍尔传感器可得到3个脉宽为180度电角度的互相重叠的信号,这样就得到6个强制换相点,MC33035对3个霍尔信号进行译码,使得电机正确换相。

当MC33035的11脚接地时,电机转速为0,即可实现刹车制动。

MC330399是Motorola公司配合MC 33035专门设计的无刷电机闭环速度控制器,这是一个8脚的双列直插窄式集成电路块。

MC 33039对输入的转子位置信号码进行有关的处理,产生一个与电机实际转速成正比的转速电压信号。

从电机转子位置检测器送来的三相位置检测信号（SA、SB、SC）一方面送入MC330 35，经芯片内部译码电路结合正反转控制端、起停控制端、制动控制端、电流检测端等控制逻辑信号状态，经过运算后，产生逆变器三相上、下桥臂开关器件的六路原始控制信号，其中，三相下桥开关信号还要按无刷直流电机调速机理进行脉宽调制处理。

处理后的三相下桥PWM控制信号（AB、BB、CB）及三相上桥控制信号（AT、BT、CT）经过驱动放大后，施加到逆变器的六个开关管上，使其产生出供电机正常运行所需的三相方波交流电流。

另一方面，转子位置检测信号还送入MC33039，经F/V转换，得到一个频率与电机转速成正比的脉冲信号FO UT，其通过简单的阻容网络滤波后形成转速反馈信号，利用MC33035中的误差放大器即可构成一个简单的P调节器，实现电机转速的闭环控制。

实际应用中，还可用外接各种PI、PI D调节电路实现复杂的闭环调节控制，如图3所示。

图3 MC33039构成的闭环控制系统电路图从MC33039的5脚输出的脉冲数是电动机每一转输出12个脉冲。

按电动机最高转速来选择定时元件。

设最高转速是3500r/min,即58r/s。

此时,每秒输出脉冲数是58×12=69 6个。

即其频率约为700Hz,周期约为1.4ms。

根据MC33039技术手册,取定时元件参数R2 1=100KΩ,C4=0.01uF,单稳态电路产生脉冲宽度为1340ns。

8脚接MC33035的基准电压。

5脚输出经100k电阻接MC33035的12脚（误差放大器反相输入端）。

放大器此时增益为10倍,0.1μF的电容起滤波平滑作用。

MC33035振荡器参数:电阻取5.1kΩ,电容取0.1μF,PWM频率约为2.4kHz。

该系统采用无感电阻（0.04Ω,0.5W）作为电流检测用,并经1.1kΩ电阻连接到9脚。

由于22脚接地为低电平，因此控制电路工作在120°的传感器电气相位输入状态下。

4.驱动电路设计图4 驱动电路图如图4所示，其输出的下桥三路驱动信号可直接驱动N沟通功率MOSFET的IRF530，上桥三路驱动信号可直接驱动P沟通功率MOS FET的IRF9530。

MC33035的1、2、24脚的信号经过IRF9530放大，19、20、21脚的信号经过IRF530得到的信号驱动无刷直流电动机转动。

A、B、C分别与无刷直流电动机三相绕组成三角形接法。

5.实验结果图5 驱动信号图5中的2路驱动信号，分别属于某一桥壁的上下两只MOSFET的驱动信号，比较可知，每支开关管一周期导通120°，并且2路驱动信号间不可能重合。

6.结论本文设计的直流无刷电机控制系统,是采用纯硬件方式实现的,它具有简单、可靠、体积小、低成本的特点,尤其是配合MC33039构成转速闭环控制后,调速性能非常优异。

但是由于M C33035的PWM调制方式为调节占空比,这就难以改善输出电流的波形,电机运行时有一定的转矩脉动。