【正文】 流無刷電機(jī)重量小、體積小和高效節(jié)能等諸多優(yōu)勢，尤其是在印刷機(jī)械、紡織機(jī)械等原先主要應(yīng)用的是變頻系統(tǒng)的領(lǐng)域，而對于某些直流電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，它們一直直接由電池來供電的，則更多的被直流無刷電機(jī)所代替?，F(xiàn)階段，對于掃描儀、醫(yī)療診斷CT、CD唱機(jī)驅(qū)動、數(shù)控車床驅(qū)動及計算機(jī)硬盤驅(qū)動等都大量應(yīng)用直流無刷電機(jī)伺服系統(tǒng)用于精密控制。第三章：研究了直流無刷電機(jī)的控制系統(tǒng)，介紹了開環(huán)和閉環(huán)的優(yōu)缺點，介紹了數(shù)字控制芯片AT89C51的基本性能。第二章 直流無刷電機(jī)基本結(jié)構(gòu)及原理 直流無刷電機(jī)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)直流無刷電動機(jī)主要由電動機(jī)本體、位置傳感器和電子開關(guān)線路三部分組成。圖21為直流無刷電機(jī)工作原理框圖。（1）繞組：直流無刷電機(jī)常見的繞組形式包括整矩集中、整矩和短矩分布式三種。（2）定子：電樞繞組可以Y型連接也可以三角形連接，鐵芯內(nèi)部繞組要求對稱，且沒有中性點引出。與有刷直流電機(jī)中的永磁體在電機(jī)氣隙中作用一樣，都是要求形成足夠大的磁場，差別僅在于位置布局上的不同，無刷電機(jī)的永磁體設(shè)于轉(zhuǎn)子側(cè)。本文采用反電動勢過零檢測的方法，改善了系統(tǒng)穩(wěn)定性。其定子繞組采用三相星形對稱接法。下面以兩相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)永磁無刷直流電動機(jī)為例說明其工作原理，圖22為其工作原理圖 。同時驅(qū)動控制電路通過轉(zhuǎn)子的位置傳感器對位置信號進(jìn)行翻譯，產(chǎn)生驅(qū)動信號，此時VT1和VT6處于導(dǎo)通狀態(tài)，使繞組A正向?qū)?，繞組B反向?qū)?。磁動勢Fm和Fa空間位置如圖23(b)所示，電機(jī)產(chǎn)生順時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子仍然沿順時針方向轉(zhuǎn)動，電樞電流路徑為：電源正極→ VT1管→ A相繞組→ C相繞組→ VT2管→負(fù)極。傳統(tǒng)有刷直流電動機(jī)要實現(xiàn)反轉(zhuǎn)，只需改變勵磁磁場的極性或電樞電流就可以完成。表21： 轉(zhuǎn)子順時針旋轉(zhuǎn)開關(guān)導(dǎo)通順序及相電流狀態(tài)順序霍爾傳感器導(dǎo)通開關(guān)相電流ABCABC1110VT1VT6正極負(fù)極斷開2100VTIVT2正極斷開負(fù)極3101VT3VT2斷開正極負(fù)極4001VT3VT4負(fù)極正極斷開5011VT5VT4負(fù)極斷開正極6010VT5VT6斷開負(fù)極正極表22： 轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)開關(guān)導(dǎo)通順序及相電流狀態(tài)順序霍爾傳感器導(dǎo)通開關(guān)相電流ABCABC1011VT3VT4負(fù)極斷開正極2001VT5VT4斷開負(fù)極正極3101VT5VT6正極負(fù)極斷開4100VT1VT6正極斷開負(fù)極5110VT1VT2斷開正極負(fù)極6010VT3VT2負(fù)極正極斷開從運行過程看，定子繞組每隔600電角度換向一次，定子合成磁動勢位置就改變一次，每相繞組何次導(dǎo)通1200電角度，且始終保持兩相繞組導(dǎo)通，此工作方式稱為兩相導(dǎo)通的六狀態(tài)運行方式。無刷電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計也同樣包含硬件設(shè)計部分與軟件編寫部分，本章將著重闡述控制的直流無刷電機(jī)硬件設(shè)計。4）電流檢測電路：電流檢測一般采用霍爾元件實現(xiàn)，本系統(tǒng)采用的芯片為ACS712，該霍爾完成對系統(tǒng)電流的檢測并送入單片機(jī)處理器處理。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，使它成為 一種高效微控制器。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。圖32 AT89C51芯片引腳圖圖33逆變器主電路逆變器是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電然后再向電機(jī)供電，采用三相橋式全控逆變電路，其主電路如圖33所示，功率開關(guān)器件采用功率MOSFET。MOSFET是英文（MetalOxide Semicoductor Field Effect Transistor）的縮寫，譯成中文是“金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管”。一般情況下，MOSFET的襯底與源極在內(nèi)部連接在一起。其特點是導(dǎo)通內(nèi)阻小，這樣通態(tài)損耗低，耐壓55V，額定電流110A，因此適用于低壓大電流的功率變換場合。a) IRF3205圖35b)三相全橋硬件電路圖另外，在圖35b)下橋臂三個IRF3205功率放開關(guān)管QI的源極下面反接了一個IRF3205功率開關(guān)管，這樣做目的是為了防止電源正負(fù)極反接對電機(jī)造成損壞。圖36為IR2103驅(qū)動芯片引腳圖及其輸入輸出狀態(tài)。當(dāng)橋臂下功率開關(guān)管Q2截止后，自舉電容C兩端屯壓保持不變，接下來在橋臂上管驅(qū)動導(dǎo)通的時候，C通過驅(qū)動芯片內(nèi)MOSFET管QV1向外總功率開關(guān)管柵極放電，橋臂上管驅(qū)動信號導(dǎo)通后，由于IR2103管的內(nèi)阻很小，壓降小，電源母線電壓與VS點相連，自舉電容C的正極電壓為母線電壓與電源電壓VCC兩者之和,二極管VD的反向作用截止，電容C無法放電，因此上橋臂管驅(qū)動信號保持不變。圖38功率MOSFET管驅(qū)動電路圖為了對變換器進(jìn)行時實控制，就必須把變換器的時時工作狀態(tài)反映到控制電路中，以供控制電路處理并調(diào)整，這就必須引入對主電路的信號采樣。而電流互感器采樣具有能耗小、頻帶寬、信號還原性好價格便宜、控制和主功率電路隔離等諸多優(yōu)點本次設(shè)計中，主要采用電流互感器對系統(tǒng)電流信號采樣，電流互感器選用LEM公司生產(chǎn)的ACS712型號的高速電流互感器，ACS712 可為工業(yè)、商業(yè)和通信系統(tǒng)中的交流或直流電流感測提供經(jīng)濟(jì)實惠且精確的解決方案。%檢測頻率可以到200KHz。圖39電流檢測電路 系統(tǒng)的位置檢測電路如圖310所示。圖中Lamp,LED為電源指示燈。在ADC中斷子程序中，主要進(jìn)行讀ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果、電流調(diào)節(jié)、中性點電壓計算、延遲時間計算、感應(yīng)電動勢符號判別和換向準(zhǔn)備的操作，另外在磁定位過程中，根據(jù)電流調(diào)節(jié)的結(jié)果更新PWM占空比、磁定位結(jié)束后的判別操作。 Simulink的功能與特點Simulink是MATLAB中一個重要的工具箱，是MathWorks公司開發(fā)的具有連續(xù)和離散功能的，可以用于靜態(tài)計算和動態(tài)仿真的，同時也具有通信接口能力的仿真工具箱。圖42為定子A相電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速和電機(jī)轉(zhuǎn)矩的仿真波形，從圖中可以看出來，直流無刷電機(jī)能夠跟蹤參考給定轉(zhuǎn)速，當(dāng)參考轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時，實際電機(jī)的轉(zhuǎn)速也會發(fā)生變化，而且電機(jī)的轉(zhuǎn)矩同樣也會變化，這說明仿真是正確的。因此，它為分析和設(shè)計直流無刷電機(jī)控制系統(tǒng)提供了有效手段和工具，也為實際電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試提供了新的思路。針對直流無刷電機(jī)控制系統(tǒng)的特點以及發(fā)展趨勢，為進(jìn)一步改進(jìn)和完善工作，本人還將繼續(xù)研究。感謝我的室友們，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。 速度增減量一uchar m=2。key()。speedcan()。 in1=0。 定時器1為定時模式,使用方式2。 裝計數(shù)器初值 TL0=0。 允許定時器1中斷 TR0=1。 調(diào)用電機(jī)控制程序 display()。 中斷次數(shù)加1 ys++。 重裝定時初值 TL1=0X24。 ena=1。 求速度十位值送十位顯示緩沖 bw=(speedbuf100)%10。) 循環(huán)選中數(shù)碼管的每一位 { P2=wm[i]。 delays()。 delays()。讀計數(shù)器 ys=0。 開計數(shù)器 }}*************************************************************************延時子函數(shù)*************************************************************************delays(){ uchar i。}*************************************************************************鍵盤掃描子函數(shù),實現(xiàn)電機(jī)的方向 速度的控制*************************************************************************key(){ uchar i。 延時去抖動 if(i==0xfe) 再判斷按鍵是否按下 { in1=0。 電機(jī)逆時針轉(zhuǎn)動 in2=0。 } } if(i==0xf7) { delays()。 if(i==0xef) { a=a+m。 else a=3。 } } if(i==0x7f) { delay