无刷永磁直流电机调速系统
无刷直流电机调速系统的控制原理
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无刷直流电机(BLDC)双闭环调速解析
无刷直流电机(BLDC)双闭环调速系统在无刷直流电机双闭环调速系统中，双闭环分别是指速度闭环和电流闭环。
对于PWM 的无刷直流电机控制来说，无论是转速的变化还是由于负载的弯化引起的电枢电流的变化，可控量输出最终只有一个，那就是都必须通过改变PWM的占空比才能实现，因此其速度环和电流环必然为一个串级的系统，其中将速度环做为外环，电流环做为内环。
调节过程如下所述：由给定速度减去反馈速度得到一个转速误差，此转速误差经过PID调节器，输出一个值给电流环做给定电流，再由给定电流减去反馈电流得到一个电流误差，此电流误差经过PID 调节器，输出一个值就是占空比。
在速度环和电流环的调节过程中，PID的输出是可以作为任意量纲(即无量纲，用标幺值来表示；标幺值：英文为per unit，简写为pu，是各物理量及参数的相对单位值,是不带量纲的数值)来输入给下一环节或者执行器的，因此无需去管PID输出的量纲，只要是这个输出值反映了给定值和反馈值的差值变化，能够使这个差值无限趋近于零即可，相当于将输出值模糊化，不用去搞的太清楚，如果你要是一直在这里纠结输出值具体是个什么东西时，那么你就会瞎在这里出不来了。
假如你要控制一个参数，并且这个参数的大小和你给定量和反馈量有着直接的关系(线性关系或者一阶导数关系或者惯性关系等)，那么就可以不做量纲变换。
比如速度环的PID之后的输出就可以直接定义为转矩，因为速度过慢就要提高转矩，速度过快就要减小转矩，PID输出量的意义是调整了这个输出量，就可以直接改变你要最终控制的参数，并且这个输出量你是可以直接来控制的，这种情况下PID输出的含义是你可以自己定的，比如直流电机，速度环输出你可以直接定义为转矩，也可以定义为电流，然后适当的调节PID的各个参数，最终可以落到一个你能直接控制的量上，在这里最终的控制量就是占空比的值，当占空比从0%—100%时对应要写入到寄存器里面的值为0—3750时，那么0—3750就是最终的控制量的范围。
无刷直流电机的调速与控制技术
无刷直流电机的调速与控制技术随着科技的发展，电动机在各个领域的应用越来越广泛。
而无刷直流电机作为一种高效、可靠的电机，在许多领域得到了广泛的应用。
无刷直流电机的调速与控制技术是保证电机运行稳定性和提高其性能的重要一环。
一、无刷直流电机的工作原理无刷直流电机是一种基于电磁感应原理工作的电动机。
其核心部件是电机转子上的永磁体，通过感应电流产生的磁场与定子线圈产生的磁场相互作用，从而实现电机的运转。
相比于传统的有刷直流电机，无刷直流电机省去了电刷与换向器件，因此具有更高的效率和更长的寿命。
二、无刷直流电机的调速方法无刷直流电机的调速方法主要包括电压控制调速和电流控制调速两种。
1. 电压控制调速电压控制调速是通过改变电压的大小来控制电机的转速。
在实际应用中，最常见的方式是采用PWM (Pulse Width Modulation) 调制技术。
PWM技术通过调整电压的占空比，使得电机在一个固定的周期内以不同的占空比工作，从而实现不同的转速。
这种方法简单易行，但是对于大功率的无刷直流电机，其调速范围较窄。
2. 电流控制调速电流控制调速是通过改变电机定子线圈的电流来控制电机的转速。
常见的控制方法有开环控制和闭环控制。
开环电流控制是在电机定子线圈中加回馈电阻，通过改变反馈电阻的大小来调整电流。
这种方法结构简单，控制参数易调，但是系统稳定性较差，无法适应负载的变化。
闭环电流控制是在开环控制的基础上加入反馈环节，通过传感器测量电机的电流，并与设定的电流进行比较，通过PID控制算法来调整控制器输出的电压，从而控制电机的转速。
这种方法可以提高系统的稳定性和动态响应性能，适用于对转速精度和系统稳定性要求较高的应用。
三、无刷直流电机的控制技术无刷直流电机的控制技术是实现电机调速的重要手段之一。
根据不同的应用场景和需求，可以选择不同的控制方法。
1. 速度控制速度控制是无刷直流电机最基本的控制方式。
通过改变电机的输入提速，可以控制电机的转速。
无刷直流电机的PID调速控制系统
无刷直流电机的 PID 调速控制系统
The Speed Control System of Brushless DC Motor
安徽蚌埠学院电子与电气工程学院 丁少云（Ding Shaoyun） 薛达（Xue Da）
随着科技的发展，传统的直流电机在某些功能上已经无法满足实际需要。在此基础上，无刷直流电机被研制出来。但由于 该电机存在了一些非线性、时变性等特点，在实际应用中，为了解决这种情况的影响，我们常采用PID调速控制，其为比例、积 分、微分控制，PID控制器诞生已有70年的历史，是比较成熟的技术。其以结构简单、稳定性高和工作可靠等众多优点而广受青 睐。 关键词: 无刷直流电机；智能控制；PID；Simulink
这样，随着时间的增长，细小的误差也会增大，随后其 将输出的放大误差信号传输给后一级，从而使电路的稳 态误差进一步减小，直至消减为零。因此比例积分控制 器可以使得系统在稳态状态下零稳态误差。积分环节的 调节作用虽然会消除静态误差，但也会降低系统的响应 速度，增加系统的超调量。积分常数越大，积分的积累 作用越弱。虽然此时系统在过渡时不会产生振荡，但是 增大积分常数会减慢静态误差的消除过程。在微分控制 系统中，控制器的输出与输入误差信号的变化率成正比。 即为微分关系。
Abstract: With the development of science and technology,the traditional DC motor can’t meet the practicalneeds in some functions.On the basis,brushless DC motor is developed.However,there are some nonlinearity,time varying and so on.In practice,To solve the impact of this situation,we often use the PID speed control.It is proportional,integral,differential control.The birth of the PID controller has been 70 years old and is a mature technology.Its advantage include simple structure,high stability and reliability. Key Words: Brushless DC motor; Intelligent; PID;Simulink
电动自行车调速系统的设计
摘要单片机控制的永磁无刷直流电动机调速系统适用于电动自行车等小功率的工作情况。
并能将多余的电能回溃。
该系统具有调速性能好、功率因数高、节能、体积小、重量轻等优点。
本文从系统要求分析入手，将整个系统分成四个部分，分析和讨论了各个部分的电路原理、控制策略、实现方法。
详细讨论了系统的各种工况及信号的传递情况，并得到了系统各个部分在不同工况的工作状态。
系统各部分的控制电路基于Intel公司的控制芯片8051单片机。
根据永磁无刷直流电动机的特性实施脉宽PWM控制，并通过转速传感器测量转速通过八段数码管动态显示转速，通过软硬件的配合，实现了整个系统的设计要求。
本文主要是让更多的人正确的认识电动自行车和对电动自行车的主要器件的保养，便与延长电动自行车的寿命。
关键词：单片机、脉宽调速系统PWM、永磁无刷直流电动机、八段数码管动态显示、转速传感器，蓄电池AbstractSCM control of permanent magnet brushless DC motor speed control system applicable to electric bicycles, and other low-power work. Redundant power and can return to collapse. The system has good speed performance, high power factor, energy saving, small size, light weight, and other advantages.This paper analyzes the requirements from the system, the whole system will be divided into four parts, analysis and discussion of the various parts of the circuit of the control strategy, implementation method. Discussed in detail the status of the various systems and signal transduction, and have the system in different parts of the state the status of the work. Part of the system control circuit based on Intel's 8051 chip microcontroller. According to the permanent magnet brushless DC motor control of the PWM pulse width, speed sensor and passed through eighth speed digital dynamic display of speed, through hardware and software support, for the entire system design requirements. This paper is designed to allow more people to the correct understanding of electric bicycles, and electric bicycles on the main device maintenance, and would extend the life of electric bicycles.Key words: SCM, PWM pulse speed control system, permanent magnet brushless DC motor, the eighth of digital dynamic display, speed sensor, battery目录第一章引言 (1)第二章系统要求 (2)第三章总体规划 (4)第四章电路设计 (5)第五章主要器件性能及原理 (10)5、1 MCS-51单片机内部结构 (10)5、2A/D转换芯片 (13)5、3永磁无刷直流电动机 (14)5、4三端式稳压器78L05 (17)5、5 集成转速传感器KMI15-1 (21)5、6 译码器 (25)5.7 电动自行车的核心蓄电池 (29)5.8控制器与保护功能 (30)第六章电动自行车的维修和保养 (33)第七章结束语 (34)第八章致谢 (35)参考文献 (36)摘要单片机控制的永磁无刷直流电动机调速系统适用于电动自行车等小功率的工作情况。
无刷直流电机的调速范围
无刷直流电机的调速范围1. 引言无刷直流电机（Brushless DC Motor）是一种高效、可靠、低噪音的电机，广泛应用于工业自动化、电动车辆、无人机等领域。
调速范围是指电机在不同负载条件下能够稳定运行的速度范围。
本文将介绍无刷直流电机的调速原理、调速方式以及调速范围的影响因素。
2. 无刷直流电机的调速原理无刷直流电机由永磁转子和绕组驱动器组成，其调速原理是通过改变绕组驱动器的电压和电流来控制电机的转速。
传统的直流电机是通过换向器实现转速调节，而无刷直流电机则采用了电子换向器（也称为电调）来实现转速调节。
电调通过检测电机转子位置，控制绕组驱动器的相序，从而实现电机的正常运行。
3. 无刷直流电机的调速方式无刷直流电机的调速方式有多种，常见的包括电压调速、PWM调速和闭环调速。
3.1 电压调速电压调速是最简单的调速方式，通过改变绕组驱动器的电压来改变电机的转速。
当电压增加时，电机转速也会增加；当电压减小时，电机转速也会减小。
电压调速适用于负载变化较小的场景，但对于负载变化较大的情况下，电压调速的效果较差。
3.2 PWM调速PWM调速是通过改变绕组驱动器的工作周期来改变电机的转速。
PWM调速的原理是将直流电压转换为脉冲信号，通过改变脉冲信号的占空比来改变电机的平均电压。
当占空比增加时，电机转速也会增加；当占空比减小时，电机转速也会减小。
PWM 调速可以实现较高的转速精度和稳定性。
3.3 闭环调速闭环调速是通过反馈控制来实现电机转速的精确控制。
闭环调速系统包括速度传感器、控制器和绕组驱动器。
速度传感器用于检测电机转速，将转速信号反馈给控制器，控制器根据转速信号调整绕组驱动器的输出，从而实现电机转速的精确控制。
闭环调速可以实现较高的转速精度和稳定性，但成本较高。
4. 无刷直流电机的调速范围影响因素无刷直流电机的调速范围受多种因素影响，包括电机设计参数、电压供应、负载特性等。
4.1 电机设计参数电机设计参数是影响调速范围的重要因素之一。
永磁无刷直流电机调速控制系统的设计研究
Internal Combustion Engine &Parts0引言随着人类工业社会的迅速发展，能源危机是21世纪各个国家所面临的重大危机，也是要实现可持续发展所必须解决的难题。
永磁无刷直流电机的发展历史可以追溯到上世纪四十年代，直到八十年代初期，在钕铁硼稀土这一永磁材料的突破性研究取得了巨大成果，并且加上生产力迅速提升，制造投入减小的影响，永磁无刷直流电机行业迎来了蓬勃发展。
近三十年来，随着科学研究的深入，永磁体性能得到了跃进式的提升，相应的电力电子器件的完善和蓬勃发展也促进了这一行业的迅猛发展。
永磁无刷直流电机控制系统研究方向与现代电力电子技术、现代控制理论、电机集成技术和微机技术等学科密切相关，相辅相成。
科学家们通过对其研究背景、研究意义、结构组成、工作原理、数学模型、硬件电路设计、软件设计等方面的深入研究，使得永磁无刷直流电机在拥有良好调速性能的情况下，机械换向和电刷等历史研究中出现的难点获得了解决，目前永磁无刷直流电机的用途遍布各行各业，小到家用电器，大到航空航天，都有永磁无刷直流电机的身影，发展前景不可估量。
1研究背景与意义从上世纪四十年代至今，永磁无刷直流电机的发展在实际应用上与永磁材料的突破性研究，生产力迅速提升，制造投入减小，电力电子器件的迅猛发展息息相关，在理论研究上与现代电力电子技术、现代控制理论、电机集成技术和微机技术等学科的深入研究息息相关。
由于其所具有的大功率、大转矩、高速度、高性能、微型化和数字化等特点决定了该行业宽广的发展前景，也吸引了不少科研工作者的目光。
目前永磁无刷直流电机在各行各业都得到广泛的应用，小到家用电器，大到航空航天，都有永磁无刷直流电机的身影。
基于上述原因，对永磁无刷直流电机的控制系统进行合理的、科学的、系统的研究探索是非常重要且必要的，这是现代工业发展和机电一体化所提出来的必须进行的挑战，这一研究具有深远的理论意义和实际应用价值，并且会给整个社会和相关行业带来巨大的经济效益。
无刷直流电机闭环控制调速系统的设计
器蠡０一
落
拳
控制调速系统的设计
马健
１
、
黄 文新 ’
南京 航 空航 天 大 学 ２ 、天津航 空机 电有限公 司
所 需 的 三 相 方波 电流 。同时 Ｍ Ｃ ３ ３ 接 收 ３０ ９ 三 相 位 置 检 测信 号 ，经过 Ｆ Ｖ转 换 ，得 到 ／ 个 频 率 与 电机 转 速 成 正 比 的 脉 冲 信 号 ， 经过 滤波 电路 后 形成 转速 反馈 信号送 给 Ｍ Ｃ ３ ３ ，这 样 即 可构 成 无 刷 直 流 电 机 的 ３０ ５ 转 速 闭 环 控 制 系统 ｌ 其 原 理 图 见 图 ｌ １ ｌ 。 。 ２ １核 心 控 制单 元 ＭＣ ３３ ． ３０５ Ｍ Ｃ ３３ 是 美 国ＭＯ Ｒ０ Ａ公 司 研 ３０５ Ｔ０ Ｌ 制的高性 能无刷直 流电机的专 用控制器 ， 它 包 含 开 环 三 相 或 四 相 电 机控 制 所 需 的全 部 有 效 功能 。Ｍ Ｃ ３ ３ 内含 一 个 转 子 位 置 ３０５ 译 码 器 ，以 及 可 对 传 感 器 温 度 进行 补偿 的 参考 电平 ，同时还具 有一个频率可编程 的 锯齿波振荡器、一个完全可访 问的误差放 大 器 、 个脉 冲调 制 比 较 器 、 个 集 电极 开 一 三 路的顶端驱动器和三个非 常适 用于 驱动大 功 率 ＭＯ Ｆ Ｔ的 大 电流 推 挽 式 底 部 驱动 器 ＳＥ ［１ ２ 因而 ＭＣ３０ ５ 一 种 功 能 齐 全 的 电机 ３３ 是 控 制 器 。 下 面 结 合 电路 原 理 图分 别 介 绍 ＭＣ ３ ３ 的 各 个 引 脚功 能 。 ３０５ １ Ｍ Ｃ ３ ３ 的 第 ３ 是 正 向 ／反 向输 ） ３０ ５ 脚 入信号， 当其逻辑状态改变时 ， 传感器信号 在译码 器内将原来 的逻辑状 态改变成非 ， 再经译码后 ， 得到反相序的换 向输 出， 电 使 机反向运转 。 ２ 第４ ５ ６ ） ， ， 脚接收 电机的三相位 置检 测 信号 ，Ｍ Ｃ ３３ 经过 内部 的 芯 片译 码 电 ３０５ 路 监 测 这 三 个输 入信 号 ， 提供 一 个 合适 序
直流无刷电机调速原理
直流无刷电机调速原理直流无刷电机是一种新型的电动机，它具有高效率、低噪音、低振动、长寿命等优点，因此被广泛应用于各种电动设备中。
在实际应用中，直流无刷电机需要根据实际需求进行调速，以满足不同的工作要求。
本文将介绍直流无刷电机的调速原理及其实现方法。
一、直流无刷电机的基本原理直流无刷电机是一种基于电子换向技术的电动机，它的转子上没有传统的电刷和集电环，而是采用永磁体或电磁铁作为转子，靠电子器件对电机的转子进行换向控制。
直流无刷电机的转子和定子之间通过磁场相互作用产生电磁转矩，从而实现电机的转动。
直流无刷电机的工作原理可以分为两个阶段：电子换向和电磁转矩产生。
在电子换向阶段，电机控制器通过检测转子位置信号，控制电子器件对电机的相序进行调整，从而使得电机的磁场方向与转子位置相匹配，实现电子换向。
在电磁转矩产生阶段，电机的转子和定子之间产生的磁场相互作用产生电磁转矩，从而推动电机的转动。
二、直流无刷电机的调速原理直流无刷电机的调速原理主要是通过改变电机的电压和电流来改变电机的转速。
在实际应用中，直流无刷电机的调速方式主要有以下几种：1. 电压调速电压调速是最简单的调速方式，它通过改变电机的电压来改变电机的转速。
当电机的电压降低时，电机的转速也会降低。
因此，通过控制电机的电压，可以实现电机的调速。
电压调速的缺点是效率低，因为电机的功率不变，但电压下降会导致电机的电流增加，从而产生大量的损耗。
2. 电流调速电流调速是通过改变电机的电流来改变电机的转速。
当电机的电流增加时，电机的转速也会增加。
因此，通过控制电机的电流，可以实现电机的调速。
电流调速的优点是效率高，因为电机的功率不变，但电流增加不会产生大量的损耗。
但是，电流调速需要较为复杂的电路控制，因此成本较高。
3. PWM调速PWM调速是一种基于脉冲宽度调制技术的调速方式，它通过改变电机的脉冲宽度来改变电机的平均电压和电流，从而实现电机的调速。
当脉冲宽度增加时，电机的平均电压和电流也会增加，从而实现电机的加速。
直流无刷电动机及其调速控制
直流无刷电动机及其调速控制1．直流无刷电动机的发展概况与应用有刷直流电动机从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。
1955年美国的等首次申请了用晶体管换相线路代替有刷直流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内，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。
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，这业标志着无刷直流电动机走向实用阶段。
随着现代永磁材料和相关电子元器件的性能不断提高，价格不断下降，无刷电动机的到了快速发展，并被广泛应用于各个领域，例如，在数控机床、工业机器人以及医疗器械、仪器仪表、化工、轻纺机械和家用电器等小功率场合，计算机的硬盘驱动和软盘驱动器器中的主轴电动机、录像机中的伺服电动机等。
2．直流无刷电动机的基本结构和工作原理直流无刷电动机的结构直流无刷电动机的结构示意图如图2-1所示。
无刷直流电机调速原理
无刷直流电机调速原理
无刷直流电机调速原理是通过不断改变电机的供电电压或电流来实现转速的调节。
为了方便理解，下面将分为几个步骤来介绍无刷直流电机调速原理。
1. 简介：无刷直流电机由转子和定子组成，通过电枢和永磁体的相互作用产生力矩，从而驱动电机转动。
调速原理是基于PWM（脉冲宽度调制）技术，通过改变电机的供电电压和电流来实现转速的调节。
2. 电机控制：无刷直流电机的控制主要包括位置传感器、电机驱动器和控制器三部分。
位置传感器用于检测转子位置信息，电机驱动器负责控制电流和电压的输出，控制器则根据传感器信号和控制算法确定输出的电流和电压。
3. 脉冲宽度调制：脉冲宽度调制是一种调整输出电压和电流的方法，通过不断调整PWM信号的占空比来改变电机的供电电压和电流。
占空比越大，输出电压和电流越高，电机转速也会相应增加。
4. 控制算法：控制器根据位置传感器的反馈信号，利用控制算法来调整PWM信号的占空比，从而控制电机的转速。
常用的控制算法包括电流环控制和速度环控制，电流环控制主要用于电流反馈控制，速度环控制则主要用于转速的闭环控制。
5. 转速调节：根据系统需求，控制器会调整PWM信号的占空比来改变电机的供电电压和电流，从而改变电机的转速。
当需
要提高转速时，控制器会增大占空比，增加供电电压和电流；当需要降低转速时，控制器会减小占空比，降低供电电压和电流。
综上所述，无刷直流电机调速原理是通过不断改变电机的供电电压和电流来实现转速的调节，利用PWM技术和控制算法来实现电机的精确控制。
直流无刷电机控制器调速方法【技巧】
直流无刷电机怎么控制速度?很多开始使用无刷电机的客户咨询这个问题，随着无刷马达广泛在医疗、自动化设备、机器人、汽车等领域的应用，为了实现不同的传动控制要求，对控制直流无刷电机的速度的快慢、正反转等驱动问题有很多疑问，下面给大家分享控制无刷电机速度的3个方法：直流无刷电机的调速方法：方法一：用电压来操控速度，扭力主要由电流来操控，一般会带一个配套的电机驱动器，更改驱动器的輸出电压就还可以操控无刷电机的速度，如果没有驱动器，想自已真接操控马达的话，需要看马达的功率和工作电流。
方法二：PWM控速，直流电机的PWM控速原理与交流电机调速原理不同，它不是通过调频方式去调节马达的转速，而是通过调节驱动电压脉冲宽度的方式，并与电路中一些相应的储能元件配合，更改了输送到电枢电压的幅值，从而达到更改直流无刷电机转速的目的。
它的调制方式是调幅。
PWM操控有两种方式：1.采用PWM信号，操控三极管的导通时间，导通的时间越长，那么做功的时间越长，马达的转速就越高2.采用PWM操控信号操控三极管导通时间，更改操控电压高低来实现方法三：如果是小功率的马达还可以用电阻控速(不建议采用，方式非常简单，串联个电位器即可，只有这个方式会降低效率，因此不倡导)，大功率的马达不能采用电阻操控速度，是因为这样需要一个小阻值大功率的电阻(马达工作阻值很小)，这个电阻不好找而且这个方案效率太低，最好是还是找个配套的直流无刷电机驱动器。
以上就是关于直流无刷电机控制调速的3个比较常用的方法，希望可以给大家一点帮助和启示。
扩展资料：直流无刷电机工作原理：无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。
电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。
电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。
驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。
电流型多相永磁无刷直流电机调速系统研究
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Ｐｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎｔ Ｍａ ｇ ｎｅ ｔ Ｂｒ ｕｓ ｈｌ ｅ ｓ ｓ ＤＣ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ
滞损 耗 ； （ ２ ）不计 电枢 反应 ； （ ３ ）磁 极 为斜 ３ ０ 。 电
角度放 置 于转子 外 表面 ， 忽 略齿 槽效 应 ， 用卡 氏 系 数修 正后 ， 电枢绕 组 分布定 子 内表面 ； （ ４）转 子 上
没有 阻尼绕 组 ， 永 磁体 不起 阻尼 作用 。
Ｂ Ｊ Ｔ 、 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 等， 主要用于为中小容量电动机供 电的
ＤＣ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｈ ａ ｓ Ｙ－ Ｙ ｗｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｈ ｉ ｔｉ ｆ ｎ ｇ ３ ０。 ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｄ ｅ ｇ ｒ ｅ ｅ ．Ｔ ｈｅ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ＤＣ ｂ ｕ ｓ ｗａ ｓ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｏ ｆ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ － ｔ ｙ ｐ ｅ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ． Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ａ Ｔ ＭＳ ３ ２ ０Ｆ ２ ８１ ２ 一 ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｐ ｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ，ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ
无刷直流电机调速控制系统的研制
无刷直流电机调速控制系统的研制摘要：本文设计了一种基于stm8s105k4单片机的无刷直流电机调速控制系统，stm8s105k4单片机包括dsp中对电机控制所必须的占空比可调pwm功能等。
因为其价格比dsp要便宜很多，这对于小功率无刷直流电机的控制stm8s105k4足以胜任，能够为小功率无刷直流电动机的产品在达到性能要求的同时降低生产成本。
关键词：stm8s105k4；无刷直流电动机；pwm中图分类号：tm921 文献标识码：a 文章编号：1674-7712 （2013）04-0020-01无刷直流电机的基本工作原理是借助反映转子位置的位置信号（一般情况是用三个相间120度的霍尔产生其位置信号），通过驱动电路，驱动逆变电路的功率开关元件，使电枢绕组按照一定顺序通电，从而在气隙中产生旋转磁场，拖动永磁转子旋转[1]。
永磁无刷直流电机采用交流方波供电以及转子位置反馈信号控制换相，由于方波磁场与方波电流之间相互作用产生的转矩比正弦波大，因此，永磁无刷直流电机的功率密度大，且无刷直流电机具有动态响应快、控制性能好、体积小、重量轻等优点，已经越来越广泛的应用于中小功率的高性能电机调速和军用民用伺服控制系统中。
并且我国稀土资源广，对研究永磁无刷直流电机极具现实意义和战略意义[2]。
一、无刷直流电机的工作原理无刷直流电机工作的时候转子转动带动定位盘转动，嵌在定位盘上的永磁体磁环n-s交替交换，使位置传感器产生相位差120°的u、v、w方波，结合正/反转信号产生有效的六状态编码信号：101、100、110、010、011、001，通过逻辑组建处理产生q1-q4导通、q1-q6导通、q3-q6导通、q3-q2导通、q5-q2导通、q5-q4导通，这样转子每转过一对n-s极，q1-q6功率管即按固定组合成六种状态的依次导通。
依次改变一种状态，定子绕组产生的磁场轴线在空间转动60°电度角，转子跟随定子磁场转动相当于60°，当转子在新位置上，使位置传感器u、v、w按约定产生一组新编码，新的编码又改变了功率管的导通组合，使定子绕组产生的磁场轴再前进60°电度角，如此循环，无刷直流电动机将产生连续转矩，拖动负载作连续旋转。
无刷直流电动机调速系统设计.
目录1绪论 (1)1.1 直流无刷电动机发展状况 (1)1.2直流无刷电机控制技术的发展 (1)2 直流无刷电动机的工作原理 (2)2.1 直流无刷电动机的结构与原理 (2)2.2三相绕组直流无刷电动机控制主回路的基本类型 (4)2.3直流无刷电动机控制系统中的PWM控制器 (5)3 直流无刷电动机控制系统的数学模型 (6)3. 1直流无刷电动机的基本方程 (7)3. 2直流无刷电动机控制系统的动态数学模型 (10)4 硬件电路 (12)4.1 主电路 (12)4.2换相电路 (14)5 软件部分设计 (17)5. 1软件总体构成 (17)5. 2主程序的设计 (17)5. 3中断子程序的设计 (19)结论 (21)参考文献 (22)致谢 .............................................................................................................................. 错误!未定义书签。
1绪论1.1 直流无刷电动机发展状况电动机作为机电能量转换装置，其应用范围已经遍及国民经济的各个领域，电动机主要类型有同步电动机、异步电动机与直流电动机三种。
直流电动机具有运行效率高和调速性能好等诸多优点，因此被广泛应用于各种调速系统中。
但传统的直流电动机均采用机械电刷的方式进行换向，存在相对的机械摩擦，和由此带来的噪声、火花、无线电干扰以及寿命短等致命弱点。
因此，早在1917年，Bulgier就提出了用整流管代替有刷直流电机的机械电刷，从而诞生了无刷直流电机(BLDCM: Brushless Direct Current Motor)的基本思想。
1955年，美国D·Harrison等人首次申请了用晶体管换向线路代替有刷直流电机机械电刷的专利，标志着无刷直流电机的诞生。
1978年，原联邦德国MANNESMANN公司的Indramat分部在汉诺威贸易展览会上正式推出其MAC永磁无刷直流电机及其驱动系统，标志着永磁无刷直流电机真正进入了实用阶段。
永磁无刷直流电机PI调速器的研究
Ｔｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｒ ｓ ｅ ｓ ｅ ｅ ｔ ｉａ ａ ｈ ｎ ｅ ｕ ａ ｏ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｆ ｂ ｕ ｈｌ ｓ ｌ ｃ ｒ ｃ ｌｍ ｃ ｉ ｅ ＰＩ ｒ ｇ ｌ ｔ ｒ
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无位置传 感器控制 软件 实现是 永磁 无 刷直 流 电机 Ｐ Ｉ
无刷直流电机调速系统研究与设计
检测出转子的位置 ， 然后 依 照定 子绕 组 决 定 开 启 （ 关 闭） 变 器 中 功 Ｐ 算 法 容 易 出现 较 大 的 超 调 和较 长 的 响 应 时 间 ， 或 逆 Ｉ 因此 速 度 调 节环 采 用 率 晶 体 管 的 顺 序 ， 图 ２中的 Ｖ １Ｖ ３Ｖ ５这 些 称 为 上 臂 功 率 晶 体 参 数 自整 定模 糊 Ｐ 控 制 方法 进 行 调 节 。 图 ４所示 ， 糊 推 理 系统 以 如 Ｔ 、Ｔ 、Ｔ （ Ｉ 如 模 管 ） Ｖ ４ Ｖ ６ Ｖ ２这 些 称 为 下 臂 功 率 晶 体 管 １使 电 流 依 顺 序 流 经 转 速 误 差 ｅ和误 差 变 化 率 ｅ 为 输 入 ． 用 模 糊 推 理 方 法 对 Ｐ 控 制 及 Ｔ 、Ｔ 、Ｔ （ ， ｅ作 采 ｌ
Ｏ 绪 论
无 刷 直 流 电机 （ ｒ ｓ ｌ ｓ ｉ ｃ Ｃ ｒ ｎ ｔｒ Ｂ Ｄ Ｍ） 以 电 子 Ｂ ｕ ｈｅ ｒ ｔ ｕｒ ｔＭｏ — Ｌ Ｃ 是 ｓＤ ｅ ｅ ｏ
ｉ 减 得 到 电流 误 差 ｉ 作 为 电 流 调 节 器 的 输 入 ， 流调 节 器 的输 出 用 相 ， 电
．
并以 Ｔ Ｉ公 司 ＤＳ 芯 片 Ｐ
Ｔ Ｓ２ Ｆ ４７ 为 主控 芯 片设 计 了一 套无 刷 直流 调 速 系 统 。该 系统 具有 结 构 简单 ， 用 性 强 、 Ｍ ３ ０ ２ ０Ａ 适 可靠 性 高 等 特点 ， 有 广 阔 的应 用前 景 。 具 【 关键词】 无刷 直流 电机 ； 自适应模糊 Ｐ 控制： Ｐ Ｔ ３ ０ ２ ０Ａ Ｉ ＤＳ ： ＭＳ２ Ｆ ４７
１ ＢＬ ＤＣＭ 工作 原 理
无 刷 直 流 电 机 实 际 是 个 电动 机 系统 ， 永 磁 同 步 电 机 、 子 线 路 由 电 开 关 和 位置 传 感 器 构 成 。 如 图 １所 示 。
直流无刷电机调速原理
直流无刷电机调速原理引言直流无刷电机（Brushless DC Motor，BLDC）是一种常见的电动机类型，广泛应用于各种领域，包括工业自动化、电动工具、机器人技术和模型飞机等。
为了控制这些电机的速度和运行，了解直流无刷电机的调速原理至关重要。
本文将深入探讨直流无刷电机的调速原理，以及相关的电子控制技术。
第一部分：直流无刷电机基础在探讨调速原理之前，首先需要了解直流无刷电机的基本工作原理。
与传统的有刷直流电机不同，BLDC电机没有碳刷，因此具有更高的效率和可靠性。
它由以下几个关键部件组成：1.永磁体：通常是一个永久磁铁，位于电机的转子（转动部分）中。
这是电机的永久磁场源。
2.绕组：电机的定子（静止部分）上包围着绕组，也称为线圈。
这些绕组通常由铜线绕制，并与电机的电源电路相连。
3.传感器：有些BLDC电机配置了传感器，用于检测转子的位置和速度。
传感器可以是霍尔效应传感器或编码器等。
4.电子控制器：电子控制器是控制电机速度和方向的关键部件。
它根据传感器的反馈信号来决定如何驱动电机。
第二部分：电子控制器的作用电子控制器是直流无刷电机调速的关键。
它的主要功能是根据传感器的反馈信号来确定电机应该如何运行，以达到所需的速度和方向。
以下是电子控制器的工作原理：1.传感器反馈：如果电机配置了传感器，传感器会监测转子的位置和速度。
这些信息通过传感器反馈到电子控制器。
2.控制算法：电子控制器内部包含一个控制算法，它根据传感器反馈信号来计算出正确的控制策略。
这通常是一个闭环反馈系统，允许电机动态调整以维持所需的运行状态。
3.功率驱动：根据控制算法的输出，电子控制器将电源中的电能转化为适当的电流和电压，供电给电机的绕组。
这就是电机开始旋转的过程。
4.相序控制：BLDC电机通常有三相绕组，控制器需要准确确定哪一相应该通电，以使电机旋转。
这是通过改变相序来实现的，以推动电机的转子。
第三部分：电机调速原理现在，让我们深入研究直流无刷电机的调速原理。
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毕业设计论文题目永磁无刷直流电机调速系统设计（院）系电气与信息工程系专业电气工程及其自动化班级 0001 学号 0001120121 学生姓名万志雄导师姓名谢卫才完成日期 2004-6-15湖南工程学院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：无刷永磁直流电机调速系统姓名万志雄系别电气与信息工程系专业电气工程及其自动化班级0001 学号指导老师谢卫才教研室主任一、基本任务及要求：阐述无刷直流电机的发展过程，基本原理和结构。
从无刷永磁直流电动机的基本原理和调速原理出发，设计出一个无刷永磁直流电机和系统。
二、进度安排及完成时间：2月16日明确设计任务书和具体安排2月20日下午设计任务书抽查2月16日-3月6日查阅资料、撰写文献综述、撰写开题报告3月6日抽查文献综述、开题报告撰写情况3月7日-3月21日毕业实习、撰写实习报告3月22日-5月29日毕业设计4月底毕业设计中期检查5月30日-6月15日撰写毕业设计说明书（论文）6月16日毕业设计说明书抽查（论文）6月16日-6月20日修改、装订毕业设计说明书、指导教师评阅6月18日-6月26日毕业设计答辩（公开答辩、分组答辩）前言永磁无刷直流电动机由于没有换向火花，没有无线电干扰，既具有交流电动机的结构简单，运行可靠，维护方便等一系列优点，又具有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，因此被广泛用于国民经济的各个领域，并且日益普及。
所以,对于永磁无刷直流电动机的研究将是具有非常重要的意义.本文针对永磁无刷直流电动机所具有的各种优点本课题对永磁无刷直流电动机的研究基于以下几个方面:无刷直流电机本体的研究, 气隙磁场和电磁转矩的研究, 电磁转矩的研究, 电气损耗的研究, 系统仿真的研究, 换向逻辑的问题的研究, 位置传感器的设计的研究. 但是，由于许多原因，无刷永磁直流电机还存在缺陷，并没有完全适应国民经济的发展，且电机的需求量在随着国民经济的迅猛增长而不断增大。
由此可以看出，研究新型无刷直流电机是当务之急。
本课题主要从无刷永磁直流电动机的基本原理出发，阐述无刷永磁直流电动机的基本结构、控制和具体的应用,并且设计一台无刷永磁直流电动机。
本课题主要解决以下几个方面的问题:永磁无刷直流电动机的结构原理,电磁设计和具体应用.目录摘要 (Ⅰ)Abstrac (Ⅰ)第1章绪论 (1)1.1课题的研究意义 (1)1.2 课题的发展和研究概况 (1)1.3无刷电动机的分类 (4)1.3.1 按工作特性划分 (4)1.3.2 按驱动方式划分 (4)1.3.3 按转子信号检测方式划分 (4)1.3.4按磁钢的形状划分 (4)1.4 工作任务 (4)1.4.1工作任务 (4)第2章无刷电机的基本原理 (5)2.1无刷电机的基本原理 (8)2.2无刷直流电动机的运行特性 (7)2.2.1起动特性 (8)2.2.2 无刷直流电动机的工作特性 (8)2.3直流无刷电动机的基本组成环节及工作原理 (10)第3章直流无刷电动机的电磁设计┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉143.1主要尺寸与电磁负荷┉┉┉┉┉┉┉┉┉………┉┉┉┉┉…┉┉┉┉┉ 143.2磁路的计算┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉ (19)3.3直流电机的绕组┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉…………┉┉┉ 243.4设计程序┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉ (34)第4章直流无刷电动机的控制┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉…┉┉┉┉┉┉┉ 374.1换向的控制┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉ (37)4.2启动电流的控制┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉ (38)4.3转速的控制┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉ (38)第5章直流无刷电动机的应用┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉ (39)结束语┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉ (42)致谢 (43)无刷永磁直流电机调速系统摘要：无刷永磁直流电机随着电力电子技术的发展，许多新型的高性能半导体功率器件，如GRT、MOSFET、IGBT等相继出现以及高性能永磁材料，如稀土永磁材料的问世，为无刷直流电动机的广泛应用奠定的基础，无刷永磁直流电机正在以其特有的优势不断蓬勃发展。
为了能对无刷直流电机有一个足够并且更深入的认识，本课题从无刷永磁直流电机的结构、原理、控制以及具体的应用方面展开了讨论，特别是在原理方面，从而为后面的控制部分打下基础，并且依据自己的思路，试着设计一台电机，希望自己能把所学的知识应用到实际。
最后，通过对无刷永磁直流电机在轻型汽车上的应用结束设计的内容。
关键词:无刷永磁直流电机、控制、应用。
the System of Speed Adjustment for Permanent MagnetBrushless DC MotorAbstract：With the development of Power Electronic Technique and the following appearance of many high capability semiconductor, such as GRT、MOSFET、IGBT. And some high quality permanent magnetic material also gives Direct Current Electromotor a good foundation, such as rare earth. As a result, Direct Current Electromotor is developing vigorously. In order to make Direct Current Electromotor more familiar ,I want to see the structure、principle 、control and the practical use of the Direct Current Electromotor. Especially, I spend a lot ink to study the electromotor’ principle, so I can make the control part more easily. And I also want to design an electromotor in order to throw the knowled ge I have learnt into practice. At last, I have a dream that all buses’ motor can be replaced by Direct Current Electromotor, so that we can save more energy and make the world more beautiful.Keywords: Permanent Magnet Brushless Direct Current Electromotor、control and Application.第1章绪论1.1直流无刷电动机的研究意义随着科学技术的不断发展，电机对人们的影响是越来越大。
而无刷直流电机所具有的各种优越性，更是在整个国民经济中产生着巨大的影响。
无刷直流电机由于没有换向器（整流子）和电刷组成的机械接触机构，并且它通常采用永磁体为转子，没有励磁损耗，且发热的电枢绕组又通常装在外面的定子上，这样热阻较小，散热容易。
所以，它没有换向火花，没有无线电干扰，寿命长。
它既具有交流电动机的结构简单，运行可靠，维护方便等一系列优点，又具有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，因此被广泛用于国民经济的各个领域，并且日益普及。
但是，由于许多原因，无刷永磁直流电机还存在缺陷，并没有完全适应国民经济的发展，且电机的需求量在随着国民经济的迅猛增长而不断增大。
由此可以看出，研究新型无刷直流电机是当务之急。
1.2课题的发展和研究概况早在本世纪三十年代，就有人开始研制以电子换向来代替机械换向的直流无刷电动机，并取得了一定的成果。
但由于当时的大功率器件还只是处于初级发展阶段，没能找到理想的换向元器件，使得这种电机只是停留在实验室研究阶段，而无法推广。
1955年，美国D．哈利森等人首次申请了应用晶体管换向代替电动机机械换向的专利，这就是现代直流无刷电动机的雏形。
但由于该电动机无启动转矩而不能产品化。
而后又经过人们的多年努力，借助霍耳元件来实现换向的直流无刷电动机终于在1962年问世，从而开创了直流无刷电动机产品化的新纪元。
70年代以来，随着电力电子工业的飞速发展，许多高性能半导体功率器件，如GRT，MOSFET，IGBT等相继出现，以及高、性能永磁材料的出现，如稀土永磁材料的问世，均为直流电机的发展以及广泛应用奠定的坚实的基础。
由于直流无刷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,故在当今国民经济中的各个领域,如医疗器械,仪器仪表,化工,轻防以及家用电器等方面的应用日益普及.如计算机硬盘驱动器和软盘驱动器里的主轴电动机,录象机中的伺服电动机,均数以百万计的运行着直流无刷电动机.近些年来，我国在微小功率范畴内的无刷直流电动机发展较快，尤其是应用于不同领域的特殊类型的直流无刷电机的市场需求量很大。
大体类型如下：计算机外存储器以及主轴驱动用扁平式无铁心电机结构，小型通风机用外转子电机结构，家电用多极磁场结构及内装式结构，电动自行车用多极外转子结构等。
家用电器如：空调的电机正由3A 转向3D ，需要大量的中小功率无刷直流电动机。
我国稀土材料储量的丰富，更是为高性能的无刷直流电机的发展创造了有利条件。
国内对无刷电机的研究主要集中在电动车辆，航天领域以及空调电机的应用上。
据统计，在国外自1985年以后无刷直流电机的年增长率大50﹪，在日本其年产量突破亿台。
而在我国，直流无刷电机的产品还太少且尚未形成大规模生产。
但是随着无刷永磁直流电机的不断发展，国民经济的不断进步，其需求量将不断增加，且必将为我国的建设事业锦上添花。
因此，永磁直流无刷电机的研制与开发是意义十分重大的。
本文将基于无刷直流电机的三个基本组成结构，从以下几个方面介绍无刷直流电机的研究现状。
具体如下：1.2.1无刷直流电机本体的研究1.2.1.1主要尺寸，相数，槽数及绕组连接方式的确定。
主要尺寸的计算方法一般按下试计算：2168.4B A K K m p n l D w N i ⋅⋅⋅⋅'⋅='⋅⋅φα式中，21i D ---电枢直径，m l ---电枢铁心计算长度，mp ' ---计算功率。