无刷直流电动机控制系统设计.doc

II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AbstractBrushlessDCmotorinabrushDCmotordevelopedonthebasisof.Atthisstage,althoughexchangesofallkindsofDCmotorsandmotordriveintheapplicationofthedominant,butbrushlessDCmotorisundercommonconcern.Sincethe1990s,aspeople'slivingstandardsimproveandmodernizeproduction,thedevelopmentofofficeautomation,householdappliances,industrialrobotsandotherequipmentareincreasinglytendtobehighefficiency,smallsizeandhighintelligence,astheimplementationofcomponentsAnimportantcomponentofthemotormusthaveahighaccuracy,speed,highefficiency,brushlessDCmotorandthereforetheapplicationisalsogrowingrapidly.ThisdesignisthebrushlessDCmotorastheelectricbicyclemotor-drivencontrolsystem,PIC16F72microcontrollerforcontrolcircuit,SCMcollectionandcomparison-levelelectricalsignalHallfeedback,softwareprogrammingthroughbrushlessDCmotorcontrol.Keywords：bldcmthesinglechipprocessorhallpositionsensor目录第一章概述1第一节无刷直流电动机的发展概况1第二节无刷直流永磁电动机与有刷直流永磁电动机的比较2第三节无刷直流电动机的结构及基本工作原理2第四节无刷直流电动机的运行特性5第五节无刷直流电动机的应用与研究动向7第二章无刷直流电动机控制系统设计方案9第一节无刷直流电动机系统的组成9第二节无刷直流电动机控制系统设计方案11第三章无刷直流电动机硬件设计14第一节逆变主电路设计14第二节逆变开关管驱动电路设计15第三节单片机的选择18第四节人机接口电路22第五节门阵列可编程器件GAL16V825第六节传感器选择26第七节周边保护电路29第八节电源电路31第四章无刷直流电动机软件设计32第一节直流无刷电机控制器程序的设计概况32第二节系统各部分功能在软件中的实现32第三节软件流程图33结论35致谢36参考文献3738第一章概述第一节无刷直流电动机的发展概况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，这一渊源关系从其名称中就可以看出来。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D.Harrison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