【正文】 材料釤鈷、釹鐵硼，它們具有高剩磁密度，高矯頑力以及高磁能積等優(yōu)異磁性能，使永磁電機有了較大發(fā)展。使得這種電動機只能停留在實驗室研究階段，而無法推廣使用。 發(fā)展前景 電動機作為機電能量轉(zhuǎn)換裝置，其應(yīng)用范圍已遍及國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域以及人們的日常生活之中。 與傳統(tǒng)的電勵磁同步電動機相比，無刷直流電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、效率高、功率因素高、轉(zhuǎn) 矩 /重量比高，轉(zhuǎn)動慣量低、易于散熱，易于維護保養(yǎng)等優(yōu)點，因而應(yīng)用范圍極為廣泛，尤其是在要求高控制精度和高可靠性的場合，如航空、航天、數(shù)控機床、加工中心、機器人、電動汽車、計算機外圍設(shè)備和家用電器等方面獲得廣泛應(yīng)用。 電無刷直流電動機的概況 無刷直流電動機的特點和應(yīng)用 無刷直流電動機保留 了有刷直流電機的優(yōu)良調(diào)速性能，又省去了機械電刷和換器。各國知名半導(dǎo)體公司 Allegro,Philips,MicroLinear,等，先后推出了許多無刷直流電機無傳感器控制集成電路 。無刷 直 流 電機具有最優(yōu)越的調(diào)速性能，主要表現(xiàn)在 :調(diào)速方便 (可無級調(diào)速 )，調(diào)速范圍寬，低速性能好 (啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動電流小 )，運行平穩(wěn)，噪音低，效率高，應(yīng)用場合從工業(yè)到民用極其廣泛。 1955年，美國人首次提出用晶體管換向線路代替機械換向裝置，經(jīng)過反復(fù)實驗，人們終于找到了用位置傳感器和電子換相線路來代替有刷直流電動機的機械換相裝置， 出現(xiàn)了磁電禍合式、光電式及霍爾元件作為位置傳感器的無刷直流電動機，以后人們發(fā)現(xiàn)電量波形和轉(zhuǎn)子磁場的位置存在著一定的對應(yīng)關(guān)系，因此又出現(xiàn)了通過觀測電樞繞組中不同電量波形，監(jiān)測轉(zhuǎn)子位置的無位置傳感器的電動機。： 關(guān)鍵詞 ： 無刷直流電動機 PWM 控制 無位置傳感器 仿真 直流無刷電機驅(qū)動技術(shù)的研究 II Abstract With the development of power electronics technology and ceaseless advance of permanent mag material, Brushless DC motor (BLDCM) is more and more attention in the field of high performance motion control. BLDCM has been widely used in the various fields of the national economy because this motor not only has the merit of the DC motor for high efficiency, good performance and no excitation loss etc. but also has the merit of the AC induction motor for reliable operation, simple structure and easy maintenance etc. On the basis of the summary for developments and applications of BLDCM control system,the thesis introduces the structure, running principle, operational characteristics and mathematical model of BLDCM. It outlines BLDCM control strategy, and discusses the principles and methods of the control technology with no position sensor detection. Then the hardware and software design of the double closed loop control system is dissertated in controller of the hardware of the system is built by using the TMS320LF2407 as the microprocessor. It analyses the formation of PWM signals and designs the circuit of BEMFzerocrossing, velocity and current detection. This system chooses syllogism jumpstart motor. Besides, the drive circuit of the BLDCM is designed with IR2130. System software is modular in design methods, Including initialization, starting, mutation subroutine, ADC interrupt service procedures. Finally, it established a BLDCM control system simulation model by SIMULINK, and simulate to the case model. This thesis described the design options about BLDCM control system, It can get a good performance of Speed control。系統(tǒng)以 TI 公司的 TMS320LF2407 芯片為控制核心，分析了 PWM 信號的產(chǎn)生分配情況，給出反電動勢過零點、速度及電流等檢測電路設(shè)計，并以 IR2130 作為驅(qū)動芯片設(shè)計了無刷直流電動機的驅(qū)動電路，采用三段式起動方式來起動電動機。無刷直流電動機既具有直流電動機運行效率高、調(diào)速性能好、無勵磁損耗等諸多特點，又具備交流電動機的運行可靠、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便等一系列優(yōu)點，在國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域的應(yīng)用日益普及。 本文在對無刷直流電動機控制系統(tǒng)的發(fā)展及應(yīng)用綜述的基礎(chǔ)上，詳細(xì)的介紹了無刷直流電動機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和運行特性，并給出了其數(shù)學(xué)模型。系統(tǒng)的軟件采用模塊化設(shè)計方法，主要包括初始化程序、起動子程序、換相子程序、 ADC 中斷服務(wù)程序等。 DSP technology enables the 直流無刷電機驅(qū)動技術(shù)的研究 III system has not only a highprecision,high reliability, also simplifies the system architecture. Keywords： Brushless DC motor PWM No position sensor Simulation 直流無刷電機驅(qū)動技術(shù)的研究 IV 目 錄 第 1章 概 述 ........................................................................................................... 1 無刷直流電機的現(xiàn)狀 ....................................... 1 電無刷直流電動機的概況 ................................... 2 無刷直流電動機的特點和應(yīng)用 ......................... 2 發(fā)展前景 ........................................... 3 本設(shè)計的主要工作 ......................................... 4 第 2章 無刷電機控制系統(tǒng)分析 .............................................................................. 5 無刷直流電動機的基本結(jié)構(gòu) ................................. 5 電動機本體電動機本體 ............................... 6 轉(zhuǎn)子位置檢測器 ..................................... 6 電子換相 ........................................... 7 無刷直流電動機的工作原理 ................................. 7 直流電動機的 PWM 調(diào)速原理 ................................. 9 第 3章 無刷直流電機控制器硬件設(shè)計 ................................................................ 11 無刷直流電動機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) ............................ 11 SPWM 控制技術(shù) ........................................... 13 SPWM 控制的基本原理 ................................ 13 SPWM 的數(shù)學(xué)模型 .................................... 14 無刷直流電動機無位置傳感器的檢測方法 .................... 15 反電動勢過零檢測法 ................................ 15 續(xù)流二極管間接檢測法 .............................. 16 反電動勢積分法 .................................... 17 反電動勢三次諧波檢測法 ............................ 17 數(shù)字 PID 控制器及算法 .................................... 18 模擬 PID 控制原理 .................................. 19 PID 算法的數(shù)字實現(xiàn) ................................. 20 第 4章 無刷直流電動機的 DSP 控制系統(tǒng) ......................................................... 23 DSP 的結(jié)構(gòu)和特點 ........................................ 23 DSP 在運動控制領(lǐng)域的應(yīng)用 ........................... 23 TMS320LF2407 結(jié)構(gòu)和特點 ............................ 24 無刷直流電動機的 DSP 控制系統(tǒng)的設(shè)計 ...................... 26 PWM 波形的產(chǎn)生 ..................................... 27 速度檢測與調(diào)節(jié) .................................... 29 電流檢測與調(diào)節(jié) .................................... 31 直流無刷電機驅(qū)動技術(shù)的研究 V 異步串行通訊接口電路 .............................. 31 電動機的驅(qū)動電路 .................................. 32 基于 DSP 的無位置傳感器無刷直流電動機的起動 .............. 33 位置型 PID 算法程序的設(shè)計 .......................... 34 數(shù)字 PI 速度調(diào) 節(jié)器設(shè)計 ............................. 35 數(shù)字 PI 速度調(diào)節(jié)器設(shè)計 ............................. 36 第五章 無刷直流電動機控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 .................................................... 38 主程序結(jié)構(gòu) .............................................. 38 電動機啟動子程序 ........................................ 39 換相子程序 ..................