【正文】 7] 謝淵斌 . 電動(dòng)車無刷電機(jī)控制器軟件設(shè)計(jì) 要點(diǎn) [N]. 《電子報(bào)2021 年合訂本》下冊(cè) . [8] 牛海清，謝運(yùn)祥 . 無刷直流電動(dòng)機(jī)及其控制技術(shù)的發(fā)展 [D]. 微電機(jī) 2021 年 5 期 . [9] 劉佳峰，謝楊華 . 直流無刷電機(jī)換相時(shí)機(jī)的調(diào)整 [EB/OL]. 電機(jī)技術(shù) 2021 年 3 期 . [10] 孫歡慶，李橋梁 . MC33035 在直流無刷電機(jī)控制中的應(yīng)用[EB/OL]. 電機(jī)技術(shù) 2021 年 3 期 . [11] 葛小榮 王慶 . 電動(dòng)自行車控制器 MOSFET 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)[EB/OL]. 電動(dòng)車情商網(wǎng) .2021. 四、 國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)與研究的主 攻方向 電機(jī)分為直流電機(jī)、同步電機(jī)和異步電機(jī)，在我國三種電機(jī)的生產(chǎn)分工較為VI 明確，無刷直流電機(jī)是三種電機(jī)的集合，是電機(jī)發(fā)展的高層次產(chǎn)品，代表電機(jī)的發(fā)展方向。設(shè)計(jì)軟件控制流程。由于電子控制技術(shù)的不斷發(fā)展， 使得對(duì)大量應(yīng)用的電動(dòng)機(jī)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。 （ 3）開題報(bào)告正文 ， 撰寫 格式按畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )的排版格式規(guī)范要求 。通過電位器或按鍵控制加、減速。 6 結(jié)論 ........................................................... 36 參考文獻(xiàn) ......................................................... 37 致 謝 ............................................................ 38 I 1 畢業(yè)設(shè) 計(jì) (論文 )題目： 直流無刷電動(dòng)機(jī)控制電路設(shè)計(jì) 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）起止時(shí)間： 2021 年 2 月 21 日～ 6 月 10 日 3 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導(dǎo)教師選定部分） （ 1）設(shè)計(jì)直流無刷電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)主電路、控制電路及調(diào)速控制方案。 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 題目名稱： 直流無刷電動(dòng)機(jī)控制電路設(shè)計(jì) 題目類型： 目錄 長江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )任務(wù)書 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． Ⅰ 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )開題報(bào)告 ..............................錯(cuò)誤 !未定義書簽。設(shè)計(jì)軟件控制流程。 4 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )應(yīng)完成的主要內(nèi)容 （ 1）硬件電路設(shè)計(jì) （ 2）理論設(shè)計(jì)與分析，理論計(jì)算 （ 3）軟件設(shè)計(jì)調(diào)試 5 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )的目標(biāo)及具體要求 學(xué)生通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，掌握直流無刷電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法，學(xué)會(huì)功率器件的使用及電子線路的設(shè)計(jì)；能夠運(yùn)用單片機(jī)控制電動(dòng)機(jī)調(diào)速；運(yùn)用已學(xué)的基本知識(shí)和專業(yè)技術(shù)解決實(shí)際問題，掌握軟件設(shè)計(jì)流II 程，提出可行的方案，鍛煉自學(xué)和動(dòng)手能力；培養(yǎng)鉆研、求實(shí)的科學(xué)作風(fēng)；提高論文寫作水平和英語閱讀理解能力。 注 2：題目類型是指 “ 研究論文 ”、“ 畢業(yè)設(shè)計(jì) ”或“ 畢業(yè) 創(chuàng)作（ 設(shè)計(jì) ）” ； 題目來源是指題目來源于教師的科研項(xiàng)目、生產(chǎn) /社會(huì)實(shí)際或?qū)嶒?yàn)室建設(shè)、其它等。 而無刷直流電動(dòng)機(jī)既具備交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，又具備直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率高、調(diào)速性能好等諸多特點(diǎn)，同時(shí)克服了有刷直流電機(jī)由于機(jī)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(jī)作為電動(dòng)馬達(dá)的電動(dòng)自行車產(chǎn)品逐漸受到消費(fèi)者的青睞。 （ 2）電機(jī)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%。目前無刷直流電機(jī)研究剛剛起步，主要集中在高等學(xué)校，如浙江大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、上海交通大學(xué)等，均在進(jìn)行 以下樣機(jī)的研究試驗(yàn)，清華大學(xué)正在做 15KW 電機(jī)的樣機(jī)實(shí)驗(yàn)，中科院正在做 28 KW電機(jī)的樣機(jī)實(shí)驗(yàn)。由于直流無刷電動(dòng)機(jī)既具有交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，又具備直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率高、無勵(lì)磁損耗以及調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，故在當(dāng)今國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域應(yīng)用日益普及。 VII 首先通過 查找資料熟悉并掌握單片機(jī)的基本原理，然后進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，在生產(chǎn)廠家進(jìn)行了解。其定子繞組一般制成多相 (三相、四相、五相不等 )，轉(zhuǎn)子由永久磁鋼按一定極對(duì) 數(shù) (2p=2,4,? )組成。由于電子開關(guān)線路的導(dǎo)通次序是與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角同步的，因而起到了機(jī)械換向器的換向作用。 6 月 2 號(hào) 進(jìn)行畢業(yè)答辯 八、指導(dǎo)教師審查意見 IX 長江大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )指導(dǎo)教師評(píng) 審意見 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )題目 指導(dǎo)教師 職 稱 評(píng)審日期 評(píng)審參考內(nèi)容： 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )的研究內(nèi)容、研究方法及研究結(jié)果， 難度及工作量，質(zhì)量和水平，存在 的主要問題與不足。 評(píng)語： XI 評(píng)閱教師簽名： 評(píng)定成績（百分制）： _______分 （注：此頁不夠，請(qǐng)轉(zhuǎn)反面） 長江大學(xué) 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )答辯記錄及成績?cè)u(píng)定 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )題目 答辯時(shí)間 年 月 日 ～ 時(shí) 答辯地點(diǎn) 一、答辯小組組成 答辯小組組長： 成 員： 二、答辯記錄摘要 答 辯小組 提問（分條摘要列舉） 學(xué)生 回答情況評(píng)判 三、答辯小組對(duì)學(xué)生答辯成績的評(píng)定 （百分制） ： _______分 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )最終成績?cè)u(píng)定 (依據(jù)指導(dǎo)教師評(píng)分、評(píng)閱教師評(píng)分、答辯小組評(píng)分和學(xué)校關(guān)于畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )評(píng)分的相關(guān)規(guī)定 ) 等級(jí) (五級(jí)制 )： _______ XII 答辯小組組長 (簽名 ) ： 秘書 (簽名 )： 年 月 日 院 (系 )答辯委員會(huì)主任 (簽名 )： 院 (系 )(蓋章 ) 電動(dòng)機(jī)控制電路設(shè)計(jì) 【 摘要 】 本文 以永磁方 波無刷直流電 動(dòng)機(jī) 為控制對(duì)象，設(shè)計(jì)了一套無刷直流電機(jī)調(diào)速 控制 系統(tǒng)。然后就 論述了無刷直流電機(jī)的控制技術(shù)，在分析比較各種控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上 根據(jù)實(shí)際 采用 單片機(jī)控制方案。 (2)系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì)。 【關(guān)鍵詞】 :無刷直流電機(jī) ，反電動(dòng)勢(shì)，換相檢測(cè)， 位置傳感器 ，單片機(jī) 。 sensor。由于傳統(tǒng)的直流電動(dòng)機(jī)均采用電刷以機(jī)械方法進(jìn)行換向，因而存在相對(duì)的機(jī)械摩擦，由此帶來了噪聲、火化、無線電干擾以及壽命短等弱點(diǎn)，再加上制造成本高及維修困難等缺點(diǎn)，從而大大限制了它的應(yīng)用范圍，致使目前工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上大多數(shù) 均采用三相異步電動(dòng)機(jī)。 由于直流無刷電動(dòng)機(jī)既具有交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，又具備直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率高、無勵(lì)磁損耗以及 調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，故在當(dāng)今國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域應(yīng)用日益普及。如家用器具中的、甩干機(jī)和壓縮機(jī)就是很好的例子，汽車工業(yè)領(lǐng)域中的油泵控制、電控制器、發(fā) 動(dòng)機(jī)控制等，這類應(yīng)用的系統(tǒng)成本相對(duì)更高些。 1． 1 無刷直流電動(dòng)機(jī)的基本組成 無刷直流電動(dòng)機(jī)的電樞在定子上，是靜止的，主要是通過控制電樞電流來控制磁場(chǎng)的變化，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)始終垂直的磁場(chǎng)。電動(dòng)機(jī)本體在結(jié)構(gòu)上與永磁同步電動(dòng)機(jī) 相似，但沒有籠型繞組和其他起動(dòng)裝置。圖 11中的電 動(dòng)機(jī)本體為三相兩極。 直流無刷電動(dòng) 機(jī)通過直流電源（交流電整流后）供電，然后通過換向電路的逆變作用，給定子中的線圈供電，產(chǎn)生磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子上的永磁體作用，推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，位置傳感器通過感應(yīng)轉(zhuǎn)子的位置來反饋給換向電路，控制功率開關(guān)的閉合，調(diào)節(jié)定子磁場(chǎng)，保證轉(zhuǎn)子持續(xù)的旋轉(zhuǎn)。但 是位置傳感器所產(chǎn)生的信號(hào) 不能直接用來控制功率邏輯開關(guān)單元，往往需要經(jīng)過一定邏輯處理后才能去控制邏輯開關(guān)單元。的 U、 V、 W方波，各個(gè)功率開關(guān)的導(dǎo)通順序?yàn)?V1V4 導(dǎo)通、 V1V6 導(dǎo)通、 V3V6 導(dǎo)通、 V3V2導(dǎo)通、 V5V2 導(dǎo)通、 V5V4 導(dǎo)通，也就是說將直流母線電壓依次加在 A+B、 A+C、B+C、 B+A、 C+A、 C+B上，這樣轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過一對(duì) NS 極， V1V6 功率管即按固定組合成六種狀態(tài)的依次導(dǎo)通。電度角，如此循環(huán)，無刷直流電動(dòng)機(jī)將產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩 ，拖動(dòng)負(fù)載作連續(xù)旋轉(zhuǎn)。主要通過位置傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置并反饋給控制電路。目前，驅(qū)動(dòng)電路已從線性放大狀態(tài)轉(zhuǎn)成脈寬調(diào)制的開關(guān)狀態(tài)，相應(yīng)電路組成也從晶體管分立電路轉(zhuǎn)成模塊化集成電路。也就是說直流無刷電機(jī)能夠在額定負(fù)載范圍內(nèi)當(dāng)負(fù)載變化時(shí)仍可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)子維持一定的轉(zhuǎn)速。為調(diào)制波的占空比， Ra 為每項(xiàng)繞組電壓；從而可以得到直流無刷電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為：Tm=amp。當(dāng) Vc 設(shè)定以后，無論是負(fù)載變化、電源電壓變化，還是環(huán)境溫度變化，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于指令轉(zhuǎn)速時(shí)，反饋電壓Vfb 變小，調(diào)制波的占空比 amp。可以說，無刷直流電動(dòng)機(jī)在允許的電網(wǎng)波動(dòng)范圍內(nèi)，在允許的過載能力以下，其穩(wěn)定轉(zhuǎn)速與指令轉(zhuǎn)速相差在 1%左右， 遠(yuǎn)小于所要求的 5%， 并可以實(shí)現(xiàn)在調(diào)速 范圍內(nèi)恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行。這樣 周而復(fù)始，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子便連續(xù)不斷地旋轉(zhuǎn)。 瞬間選作晶體管開始導(dǎo)通的基準(zhǔn)點(diǎn) ， 電動(dòng)機(jī)三相繞組輪流通電時(shí)，所產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)矩 如圖 所示。這就是說，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到幾個(gè)位置時(shí)，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為零，這會(huì)在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)出現(xiàn)死 區(qū) （即轉(zhuǎn)子在這些位置時(shí)，電 動(dòng)機(jī)無起動(dòng)力矩）。 , 選擇適當(dāng)?shù)奶崆敖牵沟迷谏鲜鲋T因素的影響下，真正能在 γ o=0176。當(dāng)其轉(zhuǎn)速 n 不變時(shí)，該電動(dòng)勢(shì)波形也是正弦波，相位同轉(zhuǎn)矩相位一致。m) ； KT是轉(zhuǎn)矩系數(shù)； R 是 電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻 (Ω) 。轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的乘積即為電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率值。為了克服機(jī)械換相帶來的缺點(diǎn)，以電子換相取代機(jī)械換相的無刷電機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。 無刷直流電動(dòng)機(jī)不僅保持了傳統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)良好的動(dòng)、靜態(tài)調(diào)速特性，且結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、易于控制。高性能的無刷直流電動(dòng)機(jī)工作壽命可達(dá)數(shù)十萬小時(shí) ,而有刷直流電動(dòng)機(jī)壽命一般較短 ,在高溫環(huán)境下甚至只有幾分鐘。 與異步電動(dòng)機(jī)相比 ,無刷直流電動(dòng)機(jī)具有更大的功率密度、更高的效率和更好的控制性能。永磁同步電動(dòng)機(jī)把交流電動(dòng)機(jī)復(fù)雜的磁場(chǎng)定向控制轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子位置定向控制 ,而無刷直流電動(dòng)機(jī)則進(jìn)一步將其簡化為離散六狀態(tài)的轉(zhuǎn)子位置控制。永磁無刷電動(dòng)機(jī)、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等微特電機(jī)綜合性能的提高 ,也使得微特電機(jī)大量進(jìn)入電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為執(zhí)行元件成為必然趨勢(shì) ,而永磁無刷電動(dòng)機(jī)作為微特電機(jī)中的“佼佼者” ,必將在高性能工業(yè)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合獲得廣泛的應(yīng)用。這樣便為永磁無刷電動(dòng)機(jī)贏得了又一廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。 直流無刷電動(dòng)機(jī)力矩大 ,調(diào)速范圍寬 ,不產(chǎn)生電刷粉塵和電火花 ,摩擦力矩小故其性能優(yōu)越 ,但阻礙其普及應(yīng)用的主要因素是價(jià)格 ,它的電子控制和換相部分價(jià)格較高 ,所以研究一種實(shí)用且控制更加簡捷、靈活的直流無刷電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是十分必要的。隨著現(xiàn)代微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、精密機(jī)械技 術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及人工智能技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展，以機(jī)械為 主體的工業(yè)、民用產(chǎn)品不斷采用高新 技術(shù)，并向自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展。限于我國元器件水平及相關(guān)理論與實(shí)踐相結(jié)合的程 度還比較低，尤其是制造工藝和加工設(shè)備距離國際水準(zhǔn)差距較大，所以目前我國無刷電 機(jī)綜合水平仍低于國際水平，有 待進(jìn)一步的研究和開發(fā) 3 方案論證 系統(tǒng)概述 在電機(jī)轉(zhuǎn)速控制方面，絕大多數(shù)場(chǎng)合數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)已取代模擬調(diào)速系統(tǒng)。這種方案可以編程控制，應(yīng)用范圍廣，且靈活方便。 功率驅(qū)動(dòng)單元主要包括功率開關(guān)器件組成的三相全橋逆變電路和自舉電路。 圖 31控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖 直流無刷電動(dòng)機(jī)控制電路設(shè)計(jì) 第 16 頁（共 37 頁） 直流無刷電動(dòng)機(jī)的主回路設(shè)計(jì) 了解直流無刷電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，首先必須了解其定子繞組與電子換向器之間的各種連接方法；由于定子繞組為三相繞組的直流無刷電動(dòng)機(jī)在實(shí)際生活中最為常用，因此在此著重加以討論。 圖 3— 3 三相半控電路中的位置傳感器的信號(hào)波形 3 方案論證 第 17 頁（共 37 頁） 和一般的直流電動(dòng)機(jī)一樣，在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，由于其轉(zhuǎn)速很低，故轉(zhuǎn)子磁通切割定子繞組所產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)很小，因而可能產(chǎn)生較大的電流。圖中， VF1— VF6為 6個(gè) MOSFET功率管，起繞組的開關(guān)作用。各功率管的導(dǎo)通順序依次為 VF1VF VF2VFVF3VF VF4VF VF5VF VF6VF1。該連接電路的組成元件與三相 Y形連接全控橋式電路類似?？梢钥吹酱藭r(shí)的合成轉(zhuǎn)矩同樣增加了 3 倍。 3 方案論證 第 19 頁（共