【正文】 畢業(yè)論文 (設計 ) 題目名稱： 直流無刷電動機控制電路設計 題目類型： 目錄 長江大學畢業(yè)設計 (論文 )任務書 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． Ⅰ 畢業(yè)論文 (設計 )開題報告 ..............................錯誤 !未定義書簽。 長江大學畢業(yè)論文 (設計 )指導教師評審意見 ........................... IX 長江大學畢業(yè)論文 (設計 )評閱教師評語 ................................ X 長江大學畢業(yè)論文 (設計 )答辯記錄及成績評定 ......................... XI 摘要 ............................................................. VI Abstract ........................................................ VII 1 前言 ........................................................... 3 1． 1 無刷直流電動機的基本組成 ....................................... 2 1． 2 無刷直流電動機的工作原理 ....................................... 4 1． 3 電機的運行特性和傳遞函數(shù) ....................................... 8 2 選題背景 ........................................................... 12 3 方案論證 ...................................................... 14 系 統(tǒng)概述 ....................................................... 14 直流無刷電動機的主回路設計 ..................................... 16 單片機控制方案 ................................................. 19 芯片簡介 ................................................ 19 位置傳感器無刷直流電機 ....................................... 22 ....................................................... 23 DSP 控制系統(tǒng)的硬件設計 ....................................... 23 系統(tǒng)功率變換器的設計 ........................................... 24 .............................................. 24 .............................................. 26 相電流檢測電路 ................................................. 26 位置檢測電路 ................................................... 28 系統(tǒng)保護環(huán)節(jié)的設計 ............................................. 29 過、欠壓保護電路的設計 .................................... 29 過熱保護電路的設計 ........................................ 30 過流保護電路的設計 ........................ 錯誤 !未定義書簽。 5 系統(tǒng)軟件方案設計 ............................................... 31 無刷直流電機的位置檢測 ......................................... 31 電機正、反轉(zhuǎn)控制 ............................................... 31 . 速度反饋計算 .................................................. 32 控制系統(tǒng)軟件設計 ............................................... 33 整體方案概述 .............................................. 33 ........................ 錯誤 !未定義書簽。 6 結(jié)論 ........................................................... 36 參考文獻 ......................................................... 37 致 謝 ............................................................ 38 I 1 畢業(yè)設 計 (論文 )題目： 直流無刷電動機控制電路設計 2 畢業(yè)設計（論文）起止時間： 2021 年 2 月 21 日～ 6 月 10 日 3 畢業(yè)設計 (論文 )所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導教師選定部分） （ 1）設計直流無刷電動機調(diào)速控制系統(tǒng)主電路、控制電路及調(diào)速控制方案。設計軟件控制流程。 （ 2）電機功率約 80 瓦，帶位置傳感器，轉(zhuǎn)速范圍在 6003000 轉(zhuǎn) /分，連續(xù)可調(diào)，誤差不大于 5%。 （ 3）電機運行的要求是：運行平穩(wěn)，不允許有抖動；起動有力，快捷。通過電位器或按鍵控制加、減速。 4 畢業(yè)設計 (論文 )應完成的主要內(nèi)容 （ 1）硬件電路設計 （ 2）理論設計與分析，理論計算 （ 3）軟件設計調(diào)試 5 畢業(yè)設計 (論文 )的目標及具體要求 學生通過本次畢業(yè)設計，掌握直流無刷電動機的調(diào)速方法，學會功率器件的使用及電子線路的設計；能夠運用單片機控制電動機調(diào)速；運用已學的基本知識和專業(yè)技術(shù)解決實際問題，掌握軟件設計流II 程，提出可行的方案，鍛煉自學和動手能力；培養(yǎng)鉆研、求實的科學作風；提高論文寫作水平和英語閱讀理解能力。 6 完成畢業(yè)設計 (論文 )所需的條件及上機時數(shù)要求 (1) 微機、單片機仿真器 (2) 直流無刷電動機；電子器件 (3) 上機機時： 150 任務書批準日期 2021 年 3 月 13 日 教研室 (系 )主任 (簽字 ) 任務書下達日期 2021 年 3 月 13 日 指導教師 (簽字 ) 完 成任務日期 2021 年 6 月 10 日 學生（簽名） 開題報告日期 2021 年 3 月 15 日 III 畢業(yè)設計開題報告撰寫內(nèi)容及要求 一、 題目來源 二、 研究目的和意義 三、 閱讀的主要參考文獻及資料名稱 四、 國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與研究的主攻方向 五、 主要研 究內(nèi)容、需重點研究的關(guān)鍵問題及解決思路 六、 完成畢業(yè)設計所必須具備的工作條件（如工具書、計算機輔助設計、某類市場調(diào)研、實驗設備和實驗環(huán)境條件等）及解決的辦法 七、 工作的主要階段、進度與時間安排 八、 指導教師審查意見 注 1： 格式 要求 ： （ 1）題 目 名稱 ： 要求與畢業(yè)設計題 目 名稱一致 ，小二號，黑體加粗，居中，段前后各空一行。 （ 2）學生、指導教師和教學單位署名 ： 學生、指導教師 及所在 單位（院 系或工作 單位）在題目下隔一行，居中，格式： 學生 ： ， 學院（系），另起一行居中，格式： 指導教師 ： ，工作單位， 署 名 采用小四號仿宋體。 （ 3）開題報告正文 ， 撰寫 格式按畢業(yè)論文 (設計 )的排版格式規(guī)范要求 。 注 2：題目類型是指 “ 研究論文 ”、“ 畢業(yè)設計 ”或“ 畢業(yè) 創(chuàng)作（ 設計 ）” ； 題目來源是指題目來源于教師的科研項目、生產(chǎn) /社會實際或?qū)嶒炇医ㄔO、其它等。 IV 直流無刷電動機控制電路設計 一、 題目來源 結(jié)合生產(chǎn)，社會實際。 二、 研究目的及意義 當前，隨著保護環(huán)境、節(jié)約能源的呼聲日益高漲，無污染、能源可多樣化配置的新型交通工具引起了人們的普遍關(guān)注，同時也得到了極大的發(fā)展，電動自行車便是其中之一。由于電子控制技術(shù)的不斷發(fā)展， 使得對大量應用的電動機性能、質(zhì)量的要求越來越高，如：低噪聲、高性能、長壽命、小型化、高效節(jié)能的要求。 而無刷直流電動機既具備交流電動機的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等一系列優(yōu)點，又具備直流電動機的運行效率高、調(diào)速性能好等諸多特點，同時克服了有刷直流電機由于機械電刷和換向器的存在所帶來的噪聲、火花、無線電干擾以及壽命短等弊病，所以以無刷直流電機作為電動馬達的電動自行車產(chǎn)品逐漸受到消費者的青睞。鑒于無刷直流電機的上述優(yōu)點以及無刷直流電機作為控制對象的電動自行車在消費市場的巨大潛力，本設計試以 C51 單片機為主控制 芯片，設計一款無刷直流電機控制器。 三、 閱讀的主要參考文獻及資料名稱 （ 1）設計直流無刷電動機調(diào)速控制系統(tǒng)主電路、控制電路及調(diào)速控制方案。設計軟件控制流程。 （ 2）電機功率約 80 瓦，帶位置傳感器，轉(zhuǎn)速范圍在 6003000 轉(zhuǎn) /分，連續(xù)可調(diào)，誤差不大于 5%。 （ 3）電機運行的要求是：運行平穩(wěn)，不允許有抖動；起動有力，快捷。通過電位器或按鍵控制加、減速。 [1] 劉剛，王志強，房建成 . 永磁無刷直流電機控制技術(shù)與應用[M]. 北京，機械工業(yè)出版社， 2021. V [2] 李海濤，儀維，吳筱堅等 . PIC 單片機應用 開發(fā)典型模塊 [M]. 北京，人民郵電出版社， 2021. [3] 三恒星科技 . PIC 單片機易學通 [M]. 北京，人民郵電出版社，2021. [4] 楊耕，羅應立 . 電機與運行控制系統(tǒng) [M]. 北京，清華大學出版社， 2021. [5] 張俊 . 匠人手記 —— 一個單片機工作者的實踐與思考 [M]. 北京，北京航空航天大學出版社， 2021. [6] 肖玲妮，袁增貴 . Protel 99 SE 印刷電路板設計教程 [M]. 北京，清華大學出版社， 2021. [7] 謝淵斌 . 電動車無刷電機控制器軟件設計 要點 [N]. 《電子報2021 年合訂本》下冊 . [8] 牛海清，謝運祥 . 無刷直流電動機及其控制技術(shù)的發(fā)展 [D]. 微電機 2021 年 5 期 . [9] 劉佳峰，謝楊華 . 直流無刷電機換相時機的調(diào)整 [EB/OL]. 電機技術(shù) 2021 年 3 期 . [10] 孫歡慶，李橋梁 . MC33035 在直流無刷電機控制中的應用[EB/OL]. 電機技術(shù) 2021 年 3 期 . [11] 葛小榮 王慶 . 電動自行車控制器 MOSFET 驅(qū)動電路設計[EB/OL]. 電動車情商網(wǎng) .2021. 四、 國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與研究的主 攻方向 電機分為直流電機、同步電機和異步電機，在我國三種電機的生產(chǎn)分工較為VI 明確，無刷直流電機是三種電機的集合，是電機發(fā)展的高層次產(chǎn)品，代表電機的發(fā)展方向。目前無刷直流電機研究剛剛起步，主要集中在高等學校，如浙江大學、北京航空航天大學、上海交通大學等，均在進行 以下樣機的研究試驗，清華大學正在做 15KW 電機的樣機實驗，中科院正在做 28 KW電機的樣機實驗。在企業(yè)中生產(chǎn)高性能、大容量這種電機的廠家還沒有，只有生產(chǎn)結(jié)構(gòu)簡單、性能較低、容量在 以下、用于電動自行車電機的廠家。國際發(fā)達國家對無刷直流電 機的研制與中國大體相當，但像美國、日本在無刷直流電機控制方面比中國先進。 針對傳統(tǒng)直流電動機的弊病，早在上世紀 30 年代就有人開始研制以電子換向代替電刷機械換向的直流無刷電動機。由于直流無刷電動機既具有交流電動機的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等一系列優(yōu)點，又具備直流電動機的運行效率高、無勵磁損耗以及調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點，故在當今國民經(jīng)濟各領(lǐng)域應用日益普及。 五、 主要研究內(nèi)容、需重點研究的關(guān)鍵問題及解決思路 本課題的主要內(nèi)容是設計一個實用可靠的方案，實現(xiàn)對電動自行車用無刷直流電機的控制。 基本要求如下： 了 解無刷直流電機的工作原理、控制方式以及無刷直流電機控制器的軟硬件設計方案； 硬件設