基于无刷直流电机的PWM调速系统研究.doc

大连理工大学网络教育学院毕业论文（设计）模板

网络教育学院
本科生毕业论文（设计）

题目：基于无刷直流电机的PWM调速系统研究__

学习中心：南通电大奥鹏学习中心
层次：专科起点本科
专业：电气工程及其自动化
年级：2008年秋季
学号：081302400045
学生：周栋进
指导教师：王莹
完成日期：2010年10月日

基于无刷直流电机的PWM调速系统研究
基于无刷直流电机的PWM调速系统研究
PAGEI

内容摘要

伴随着半导体工业的发展，使用电子换向的直流无刷电机应运而生。随着微处理机速度亦越来越快，人们可以将控制电机必需的功能做在芯片中，而且体积越来越小。直流无刷电机即是以电子方式控制交流电换相，得到类似直流电机特性又没有直流电机机构上缺失的一种应用。该文介绍直流无刷电机的结构及控制原理,并以C8051F020为例介绍了C8051F单片机在无刷直流电机转速控制中的应用、实现方法、硬件结构及软件结构等。

关键词：电机；单片机；双闭环；控制系统

目录

内容摘要……………………………………………………………………………I
1引言………………………………………………………………………………1
1.1无刷电机的发展现状………………………………………………………1
1.2无刷电机的应用领域………………………………………………………1
2无刷直流电机的结构………………………………………………………2
2.1无刷直流电动机的发展过程………………………………………………2
2.2无刷直流电动机结构………………………………………………………3
3无刷直流电机的运行原理和PWM调速系统控制特性…………………5
3.1无刷直流电动机的运行原理………………………………………………5
3.2PWM调速系统控制原理及特性……………………………………………6
3.3PWM调速系统的分类及优点………………………………………………9
3.4电机转速的数字PID算法思想……………………………………………10
4系统硬件设计…………………………………………………………………12
4.180C51单片机硬件结构……………………………………………………12
4.2PWM信号发生电路………………………………………………………13
4.3单片微机闭环速度控制电路……………………………………………14
4.4直流电机驱动系统电路…………………………………………………15
5结论……………………………………………………………………………16
参考文献……………………………………………………………………………17
附录………………………………………………………………………………18
附录AC8051F020引脚功能图……………………………………………………18
附录BC8051F020的内部结构………………………………………………………18

TOC\o"1-3"\h\z\u

1引言

1.1无刷电机的发展现状直流电动机以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，但普通的直流电动机由于需要机械换相和电刷，可靠性差，需要经常维护；换相时产生电磁干扰，噪声大，影响了直流电动机在控制系统中的进一步应用。为了克服机械换相带来的缺点，以电子换相取代机械换相的无刷电机应运而生。20多年以来，随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展，无刷电动机得到了长足的发展。
1.2无刷电机的应用领域
无刷直流电动机不仅保持了传统直流电动机良好的动、静态调速特性，且结构简单、运行可靠、易于控制。其应用从最初的军事工业，向航空航天、医疗、信息、家电以及工业自动化领域迅速发展。

2无刷直流电机结构
提到直流无刷电机，那么就不得不提直流有刷电机。这里的“刷”实际上就是指“碳刷”，最早的直流电机都是带有“碳刷”的。碳刷是直流有刷电机中的关键性部件，主要起到电流的换向作用。然而其缺点也是较为突出：碳刷及整流子在电机转动时会产生火花、碳粉，因此除了会造成组件损坏之外，使用场合也受到限制。而且碳刷存在磨耗问题，需要定期的更新碳刷，维护不方便。
2.1无刷直流电动机的发展过程
无刷直流电动是一种典型的机电一体化产品，它是由电动机本体，位置检测器，逆变器和控制器组成的自同步电动机系统或自控式变频同步电动机。
在国外，电机大致沿着AC交流异步电机—→直流无刷电机—→步进电机—→伺服电机这样的演变流程在发展。因此对于各种电机的特性，国外的工程师往往比较了解，电机的采用主要根据最适合现场的标准来选择。我国的工业自动化，在改革开放后