四、国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向 电机分为直流电机、同步电机和异步电机,在我国三种电机的生产分工较为 明确,无刷直流电机是 三种电机的集合, 是电机发展的高层次产品, 代表电机的 发展方向。目前无刷直流电机研究刚刚起步, 主要集中在高等学校, 如浙江大学、 北京航空航天大学、 上海交通大学等, 均在进行 1.5kw 以下样机的 研究试验, 华大学正在做15KW电机的样机实验,中科院正在做28KW电机的样机实验。在 企业中 生产高性能、 大容量这种电机的厂家还没有, 只有生产结构简单、 性能较 低、容量在0.2KW以下、用 于电动自行车电机的厂家。国际发达国家对无刷直流 电机的研制与中国大体相当, 但像美国、 日本在无 刷直流电机控制方面比中国先 针对传统直流电动机的弊病,早在上世纪30 年代就有人开始研制以电子换 向代替电刷机械换向的直 流无刷电动机。 由于直流无刷电动机既具有交流电动机 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优点, 故在当今国民经济各领域应 用日益 普及。 五、主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思 本课题的主要内容是设计一个实用可靠的方案,实现对电动自行车用无刷直 流电机的控制。 基本要求如下: 了解无刷直流电机的工作原理、控制方式以及无刷直流电机控制器的软硬件设计方案; 硬件设计的组成部分有电压检测电路、电流检测电路、霍尔位置检测电路、驱动信号预处理电路、功 率驱动电路、过流保护电路等模块电路组成; 软件设计则通过由硬件采集到得位置信号、电流信号、刹车信号、过流信号、欠压信号等,通过单片 机的处理,分别作出换相、同步整流、 PWM调制、杀y 过流保护、欠压保护等一些相应的输出动 课题研究的方法:计划采用理论分析研究与实验分析相结合的研究方法。 首先通过查找资料熟悉并掌握单片机的基本原理, 然后进行方案设计,在生产厂 家进行了解。通过实践到厂里进行观察、调查、自己动手等方法来完成无刷电机 驱动电路的设计。 课题研究的措施: 查找相关资料了解课题相关内容;设计出多个电路设计方案,并对方案进行对比 分析, 最终确定最终方案,画出电路原理图;最后分析存在的问题然后进行改 进,直到达到设计要求。 直流无刷永磁电动机主要由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组 成。其定子绕组一般制成 多相(三相、四相、五相不等),转子由永久磁钢按一定 电机本体位置隹 数(2p=2,4,…)组成。三相两极直流无刷电机组成 三相定子绕组分别与电子开关线路中相应的功率开关器件联结, 绕组分别与功率开关管V1 V2、V3 相接。位置传感器的跟踪转子与电动机转轴 相联结。 当定子绕组的某一相通电时, 该电流与转子永久磁钢的磁极所产生的磁场相互作 用而产生转矩, 驱动转子旋转,再由位置传感器将转子磁钢位置变换成电信号, 去控制电子开关线路, 从而使定 子各项绕组按一定次序导通, 定子相电流随转子 位置的变化而按一定的次序换相。 由于电子开关 线路的导通次序是与转子转角同 工作条件计算机一台 相关器件 图书馆及网络 参考资料 15号-3 月20 21号-4 号-4月20 月21号-5 号-5月20 21号-6 指导教师审查意见长江大学毕业论文(设计)指导教师评审意见 学生姓名 专业班级 毕业论文 (设计)题目 指导教师 职称 评审日期 评审参考内容:毕业论文 (设计)的研究内容、研究方法及研究结果,难度及工作量,质量和水平, 存在的主要 问题与不足。学生的学习态度和组织纪律,学生掌握基础和专业知识的情况,解决实际问题 的能力,毕业论文(设计) 是否完成规定任务,达到了学士学位论文的水平,是否冋意参加答辩。 评审意见: 指导教师签名: 评定成绩(百分制): (注:此页不够,请转反面)直流无刷长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语 学生姓名 专业班级 毕业论文 计)题目评阅教师 职称 评阅日期 评阅参考内容:毕业论文(设计)的研究内容、研究方法及研究结果,难度及工作量,质量和水平,存 在的主要 问题与不足。学生掌握基础和专业知识的情况,解决实际问题的能力,毕业论文 (设计)是否完成 规定任务,达到了学士学位论文的水平,是否冋意参加答辩。 评语: 评阅教师签名: 评定成绩(百分制): (注:此页不够,请转反面)长江大学毕业论文(设计)答辩记录及成绩评定 学生姓名 专业班级 毕业论文 (设计)题目 答辩时间 答辩地点一、答辩小组组成 答辩小组组长: 成员: 二、答辩记录摘要 答辩小组提问(分条摘要列举) 学生回答情况评判 三、答辩小组对学生答辩成绩的评定(百分制): 毕业论文(设计)最终成绩评定(依据指导教师评分、评阅教师评分、 答辩小组评分和学校关于毕业论文(设计)评分的相关规定) 等级(五级制): 答辩小组组长(签名): 秘书(签名): 院(系)答辩委员会主任(签名):院(系)(盖章) 电动机控制电路设计 【摘要】本文以永磁方波无刷直流电动机为控制对象, 设计了一套无刷直流电机 调速控制系统。该系统基于单片机对其外围器件的控制来实现对无刷直流电机的相关 控制。 本课题是一个理论性课题,本文的撰写目的是讨论无刷直流电机的控制方法。 文首先介绍了无刷直流电机的工作原理及其控制技术的发展与现状、 无刷直流电机的 结构及运行特性。然后就论述了无刷直流电机的控制技术,在分析比较各种控制方法 的优缺点的基 础上根据实际采用单片机控制方案。对单片机做一个简单的介绍。在接 下来的内容中,对系统的硬 件设计做了详细论述;接着阐述了无刷直流电机的转子位 置检测方法;接着介绍了算法的软件实现、 软件滤波和相移校正、换相点的软件实现; 最后详细论述了系统软件的实现方法。 本文所完成的主要工作如下:(1)无刷直流电机工作原理论述。(2)系统控制方案设 硬件系统设计,功率变换电路的选择,相关外围电路的设计。(4)软件模块的 设计及论述。(5) 理论设计与分析,理论计算。 【关键词】:无刷直流电机,反电动势,换相检测,位置传感器,单片机。 BrushlessDC Motor 但LDC) 【Abstract] thesisdesig ns speed-variablesystem Permanent Magnet BLDCM. Based Sunplus high performa nee 16-bit MCU AT89C51 implement control subjectresearch academictask. discussing control subjectresearch first expo unds basiccomp onent parts, basicrunning principle, runningcharacteristic transferfunction BrushlessDC Motor (BLDCM). subjectresearch discussesthe control rotorposition based variouscontrol methods. Afterwards, back-EMFzero cross ing point confirm ing explained details.Also have briefintroduction followingchapter, hardwaredesign digitalcontrol system brushlessDC motor rotor position detection method back-EMFzero-cross ing detect ion algorithm principles softwareimpleme ntati algorithm.Software filtering phase-shiftingamendment. Points softwareimplementation. Also discussed softwaremethods article"Software importantexpression designconcepts applications. articlecompletes primetask BLDCMworking principle.(2) digitalcontrol systems. hardwaresystem design, powertran sfer etworkchoice, terphase curre nt electriccircuit softwaremodule design research. 【Key words] Brushless DC motor; counter electromotive force; commutation detect ion; sen sor; SCM; 一个多世纪以来,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 人们的日常生活中。 其主要类型有同步电动机、异步电动机和直流电动 机三种。由于传统的直流电动机均采用电刷以机械方法进行换向, 因而存在相对的机 械摩擦,由此带来了噪声、火化、无线电干扰以及寿命短等弱点,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范围,致使目前工农业生产上大多数均 采用三相异步电动机。 针对上述传统直流电动机的弊病,早在上世纪 30 年代就有人开始研制以电子换 向代替电刷机 械换向的直流无刷电动机。经过了几十年的努力,直至上世纪 60 年代 初终于实现了这一愿望。上世纪 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GTR、MOSFET、IGBT、IPM等相继出现,以及高性能 永磁材料的问世,均为直流 无刷电动机的广泛应用奠定了坚实的基础。 由于直流无刷电动机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优点, 故在当今国民经济各领域 应用日益普及。 无刷直流电机的应用十分广泛,如汽车、工具、工业工控、自动化以及航空航 天等等。