【正文】 改變轉(zhuǎn)向，避免在電動機運行時進行運轉(zhuǎn)方向控制。③電動機正/反轉(zhuǎn)控制(F/R)。通過控制端子“R/S”相對于“COM”的通斷，可以控制電動機的運行、停止。注意，S+、S只作為霍爾元件電源。（2） 霍爾端子（電動機霍爾位置傳感器信號端子為S+、S、SA、SB、SC）務(wù)必將驅(qū)動器的S+、S、SA、SB、SC端子分別與電動機霍爾信號輸出的S+、S、SA、SB、SC端子對應(yīng)連接，錯誤的連接將導(dǎo)致電動機工作異，甚至損壞驅(qū)動器和電動機。注意，接入端子的引線必須使用U形插頭。+12 接口電源F/R 正/反轉(zhuǎn)控制器R/S 運行/停止控制器BRK 制動控制端CH1 速度選擇1CH2 速度選擇2CH3 速度選擇3AVI 模擬量調(diào)速ALARM 報警信號輸出SPEED 轉(zhuǎn)速信號輸出COM 接口公共地S+ 信號SA 輸入SB 端子SC S 電動機U線電動機V線電動機W線電源AC1電源AC2保護接地FG調(diào)速電位器散熱風扇風道圖22 驅(qū)動器面板示意圖驅(qū)動器端子說明：（1） 功率端子①驅(qū)動器交流電源輸入L、N，接入端子的引線必須使用U形插口。15%）V，50Hz，額定功率最大600W（依所配電動機而定）額定轉(zhuǎn)速依所選電動機確定（最大8000r/min）額定轉(zhuǎn)矩依所選電動機確定調(diào)速范圍150r/min而定轉(zhuǎn)速速度變動率（對負載）177。 驅(qū)動器選擇及功能說明本課題選擇與上述無刷直流電動機配套的驅(qū)動器，型號為BL2203C，如圖21所示。圖15 電機運行時各相產(chǎn)生的反電勢示意圖2 控制系統(tǒng)硬件方案設(shè)計 電動機選擇及參數(shù)說明本設(shè)計選擇北京和利時電機技術(shù)有限公司的BL系列無刷直流電動機作為控制對象，電機型號為57BLT1015H1LSB。目前還出現(xiàn)了利用電機定子繞組的反電動勢作為轉(zhuǎn)子磁場的位置信號，經(jīng)數(shù)字電路處理，并送給邏輯開關(guān)電路去控制電機的換向，由于它省去了位置傳感器，使得電動機的結(jié)構(gòu)更加緊湊，近年來的應(yīng)用日趨廣泛。由工作原理可知，位置傳惑器在無刷直流電動機中起著測定轉(zhuǎn)子磁極位置的作用，為邏輯開關(guān)電路提供正確的換相信息。功率放大電路是驅(qū)動控制電路的核心，其功能是將電源的功率以一定邏輯關(guān)系分配給無刷直流電動機定子上各相繞組。其中，霍耳元件體積小重量輕，結(jié)構(gòu)原理簡單。無刷直流電動機調(diào)速和啟動特性好，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩大，同時它也具有交流電機的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等特點；由于解決了換向問題，它的轉(zhuǎn)矩不再受機械換向的限制。在實際的應(yīng)用中，直流無刷電機有多組定子繞組，相互并行，轉(zhuǎn)子也是多極的。圖13 無刷直流電動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化示意圖我們以此來介紹無刷直流電動機內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。其各相繞組導(dǎo)通示意圖如圖l2所示。由于傳感器元件安裝位置為空間互差120176。位置傳感器也有相應(yīng)的兩部分，轉(zhuǎn)動部分和電動機本體中轉(zhuǎn)子同軸連接(轉(zhuǎn)動部分通常由電機轉(zhuǎn)子代替)，固定部分與定子相連[2]。要在電動機中產(chǎn)生恒定方向的電磁轉(zhuǎn)矩，就應(yīng)使電樞電流隨磁場位置的變化而變化。直流電源的電能通過電刷和換向器進入電樞繞組，產(chǎn)生電樞電流，電樞電流與主磁場相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動負載。定子繞組的形式和多相的永磁同步電動機類似，它在實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換過程中起著重要的作用?？梢哉雇诓痪玫膶恚S著微電子技術(shù)的發(fā)展，無刷直流電動機逐漸地占有原來異步電動機變頻調(diào)速的領(lǐng)域[1]。這種電機不但保留了直流電機的優(yōu)勢，又有交流電動機的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等優(yōu)點。但是，直流電動機采用了電刷和換向器，這阻礙了其發(fā)展。本設(shè)計主要研究無刷直流電動機的調(diào)速功能，通過MCS51單片機實現(xiàn)電動機的起動、制動、正/反轉(zhuǎn)換向，加/減速。隨著電力電子技術(shù)和微控制技術(shù)的迅猛發(fā)展而成熟起來的直流無刷電機體積小、重量輕、效率高、噪音低、容量大且可靠性高，從而極有希望代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流電機成為電機驅(qū)動系統(tǒng)的主流。關(guān)鍵詞：無刷直流電動機 MCS51單片機 調(diào)速控制 AbstractRecently,brushless DC motor has been applied in many area．Besides the good performance of startup and speed control，its remarkable characteristic is that there is no mutator and brush。本文以無刷直流電機為研究對象，以無刷直流電機控制系統(tǒng)為控制目標，以PWM為控制設(shè)計技術(shù)，采用MCS51系列單片機為主控芯片，文章主要研究無刷直流電動機的調(diào)速功能，實現(xiàn)電動機的起動、制動、正/反轉(zhuǎn)換向，加/減速，并對無刷直流電動機的運行狀態(tài)進行監(jiān)視和報警。例如在電動自行車上應(yīng)用無刷直流電動機來取代原來的有刷直流電動機，由于采用了電子無接觸式換向，不僅延長了電機的使用壽命，而且調(diào)速方便，易于控制，運行平穩(wěn)。本課題經(jīng)過理論分析和系統(tǒng)調(diào)試，控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定，可靠性佳，實現(xiàn)了既定的功能，達到了設(shè)計指標的要求。Hardware design includes power supply, governor control,driving circuit，overheating protection, short circuit protection and rotate speed display．Sofhvare design includes driving circuit restoration module,key control module，function module，judge the motor run or stop module，IPS down module and speed display module．Hardware diagrams and program flow charts are shown．And use the singlechip of MCS51 and Controller Chip control the speed of brushless DC motor．And when the motor run wrong the system can display error．By theoretical analysis and system debugging,the controlsystem is stable and reliable．The desired functions are design indices are achieved．Keywords： Brushless DC motor singlechip of MCS51 speed control目 錄摘 要 IAbstract II緒 論 11 無刷直流電動機簡介 2 課題的意義及發(fā)展狀況 2 無刷直流電動機原理簡介 2 無刷直流電動機運行原理 2 無刷直流電動機的結(jié)構(gòu) 5 驅(qū)動電動機原理 62 控制系統(tǒng)硬件方案設(shè)計 8 電動機選擇及參數(shù)說明 8 驅(qū)動器選擇及功能說明 9 驅(qū)動器調(diào)速方式說明 12 驅(qū)動器接線示意圖 133 控制電路設(shè)計 15 芯片說明 15 整體電路 19 電路模塊說明 204 課題軟件設(shè)計 27 程序流程圖 27 程序清單 28結(jié) 論 34致 謝 35參考文獻 36緒 論傳統(tǒng)的直流電機一直在電機驅(qū)動系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)地位，但由于其本身固有的機械換向器和電刷導(dǎo)致電機容量有限、噪音大和可靠性不高，因而迫使人們探索低噪音、高效率并且大容量的驅(qū)動電機。這種控制方式很容易在單片機控制中實現(xiàn)，從而為直流電動機控制數(shù)字化提供了契機。由于它具有良好的調(diào)速特性、簡單的控制特性、較高的效率、優(yōu)秀的動態(tài)特性，所以被廣泛應(yīng)用在各種驅(qū)動裝置和伺服系統(tǒng)中。隨著電子技術(shù)、功率元件技術(shù)和高性能的磁性材料制造技術(shù)的飛速發(fā)展，人們的這一愿望成為了現(xiàn)實，無刷直流電動機利用電子換向器取代了機械電刷和機械換向器。無刷直流電動機不僅在電動自行車、電動摩托車、電動汽車上有著廣泛的應(yīng)用前景，而且在新一代的空調(diào)機、洗衣機、電冰箱、吸塵器等家用電器中也有逐步采用的趨勢和前景。定子電樞鐵心是由硅鋼片沖片疊壓而成的，由于電機徑向尺寸大，軸向尺寸短，定子鐵心一般做成多對極多個槽數(shù)，以滿足大力矩、低轉(zhuǎn)速的要求。在這種電動機中定子側(cè)安裝固定主磁極和電刷，轉(zhuǎn)子側(cè)安放電樞繞組和換向器。由于無刷直流電動機沒有電刷和換向器，它的繞組里電流的通、斷是通過電子換向電路及功率放大器實現(xiàn)的。與有刷直流電動機不同，無刷直流電動機的永久磁鋼磁極安放在轉(zhuǎn)子上，而電樞繞組安裝在定子上。如此反復(fù)循環(huán)，電動機即可旋轉(zhuǎn)起來。圖11 直流無刷電動機原理示意圖三相定子繞組采用Y型連結(jié)，逆變器為兩兩通電方式，通電后能形成旋轉(zhuǎn)磁動勢，在這個磁動勢的作用下，轉(zhuǎn)子也會隨之旋轉(zhuǎn)，如果使開關(guān)管反復(fù)按上述規(guī)律導(dǎo)通，即可使轉(zhuǎn)子持續(xù)旋轉(zhuǎn)下去，且定子磁動勢總是超前于轉(zhuǎn)子磁極軸線角度60～20度之間。 無刷直流電動機的結(jié)構(gòu)無刷直流電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡化示意圖如圖13所示。在簡化的電機結(jié)構(gòu)圖13中，電氣角一周就是機械角度一周。直流電機具有良好線性機械特性，控制相對簡單。磁敏式元件有