直流无刷电机驱动技术的研究毕业设计论文Word下载.doc

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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。

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关键词：

无刷直流电动机PWM控制无位置传感器仿真

Abstract

Withthedevelopmentofpowerelectronicstechnologyandceaselessadvanceofpermanentmagnetmaterial,BrushlessDCmotor（BLDCM）ismoreandmoreattentioninthefieldofhighperformancemotioncontrol.BLDCMhasbeenwidelyusedinthevariousfieldsofthenationaleconomybecausethismotornotonlyhasthemeritoftheDCmotorforhighefficiency,goodperformanceandnoexcitationlossetc.butalsohasthemeritoftheACinductionmotorforreliableoperation,simplestructureandeasymaintenanceetc.

OnthebasisofthesummaryfordevelopmentsandapplicationsofBLDCMcontrolsystem,thethesisintroducesthestructure,runningprinciple,operationalcharacteristicsandmathematicalmodelofBLDCM.ItoutlinesBLDCMcontrolstrategy,anddiscussestheprinciplesandmethodsofthecontroltechnologywithnopositionsensordetection.Thenthehardwareandsoftwaredesignofthedoubleclosedloopcontrolsystemisdissertatedindetail.ThecontrollerofthehardwareofthesystemisbuiltbyusingtheTMS320LF2407asthemicroprocessor.ItanalysestheformationofPWMsignalsanddesignsthecircuitofBEMF-zero-crossing,velocityandcurrentdetection.Thissystemchoosessyllogismjump-startmotor.Besides,thedrivecircuitoftheBLDCMisdesignedwithIR2130.Systemsoftwareismodularindesignmethods,Includinginitialization,starting,commutationsubroutine,ADCinterruptserviceprocedures.Finally,itestablishedaBLDCMcontrolsystemsimulationmodelbySIMULINK,andsimulatetothecasemodel.

ThisthesisdescribedthedesignoptionsaboutBLDCMcontrolsystem,ItcangetagoodperformanceofSpeedcontrol;

DSPtechnologyenablesthesystemhasnotonlyahigh-precision,highreliability,alsosimplifiesthesystemarchitecture.

Keywords：

BrushlessDCmotorPWMNopositionsensorSimulation

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-

3.2SPWM控制技术 -13-

3.2.1SPWM控制的基本原理 -13-

3.2.2SPWM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-

3.4.2PID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-

4.1DSP的结构和特点 -23-

4.1.1DSP在运动控制领域的应用 -23-

4.1.2TMS320LF2407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-

4.2.1PWM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-

5.4ADC中断子程序 -40-

总结 -44-

致谢 -45-

参考文献 -46-

附录1：

直流无刷电机驱动技术的研究 -47-

-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范围。

直流电动机的机械电刷和换向器因强迫性接触，造成其结构复杂、可靠性差、火花、噪声等一系列问题，影响了直流电动机的调速精度和性能。

科学技术的飞速发展，带来了半导体技术的飞跃，开关型晶体管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的机械换相装置，出现了磁电祸合式、光电式及霍尔元件作为位置传感器的无刷直流电动机，以后人们发现电量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不同电量波形，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”的概念已由最初的具有电子换相器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。

现今，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，形成为新一代的电动调速系统。

无刷直流电机具有最优越的调速性能，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。

如电动自行车、电动汽车、电梯、抽油烟机、豆浆机、小型清污机、数控机床、机器人等等.由于无刷直流电机具有这些优点，因此在2004年的国际电机会议上提出了有刷电机将被无刷电机取代这一发展趋势。

美、日、英、德在工业自动化领域中已经实现了以无刷直流电机代替有刷电动机的转换。

美国福特公司率先把无刷直流电机应用于汽车20世纪80年代以来，随着微机控

制技术的快速发展，出现了各种称为无位置传感器控制技术的方法，是当代无刷直流电机控制研究的热点之一。

各国知名半导体公司Allegro,Philips,MicroLinear,等，先后推出了许多无刷直流电机无传感器控制集成电路。

2004年12月我国电机制造业共1167家生产企业，全部从业人员388282人，资产972亿。

我国生产的微特电机己经占世界60%以上，目前是全球最大的永磁体（生产无刷直流电机控制系统设计刷电机的主要原材料）生产供应基地，中国还将会成为全球最大的无刷电机生产国。

随着汽车工业的快速发展，车用小功率电机的需求增长带动了以永磁无刷直流电机为主体的车用小功率电机的兴起，我国正在成为世界电动汽车制造业的主要供应商。

1.2电无刷直流电动机的概况

1.2.1无刷直流电动机的特点和应用

无刷直流电动机保留了