【正文】 ad, they are electronically mutated. BLDC motors have many advantages over brushed DC motors and induction motors. A few ofthese are:(1) Better speed versus torque characteristics(2) High dynamic response(3 High efficiency(4) Long operating life(5) Noiseless operation(6) Higher speed rangesIn addition, the ratio of torque delivered to the size of the motor is higher, making it useful in applications where space and weight are critical factors.In this application note, we will discuss in detail the construction, working principle, characteristics and typicalapplications of BLDC motors. Refer to Appendix B: “Glossary” for a glossary of terms monly used when describing BLDC motors.CONSTRUCTION AND OPERATING PRINCIPLEBLDC motors are a type of synchronous motor. This means the magnetic field generated by the stator and the magnetic field generated by the rotor rotate at the same frequency. BLDC motors do not experience the “slip” that is normally seen in induction motorsBLDC motors e in singlephase, 2phase and 3phase configurations. Corresponding to its type, the stator has the same number of windings. Out of these,3phase motors are the most popular and widely application note focuses on 3phase motors.StatorThe stator of a BLDC motor consists of stacked steel laminations with windings placed in the slots that are axially cut along the inner periphery (as shown inFigure3). Traditionally, the stator resembles that of an induction motor。開始初始化 剎 車？ Y 欠 壓 ？ N Y 過 流 ？ N Y 工 作 模 式 設(shè) 置 N 讀 入 位 置 信 號 計 算 脈 沖 寬 度 輸 出PWM波顯 示 輸 出圖41 軟件流程圖結(jié)束語本文在廣泛查閱資料，了解無刷直流電機特性的基礎(chǔ)上，對無刷直流電機的控制原理進行了的研究，設(shè)計了一款簡單電動自行車用無刷直流電機控制器。值得注意的是:改變TIMER2會連帶將其預(yù)分頻值改變?yōu)槟J值, 因此需要同時修改預(yù)分頻值才能達到預(yù)想的效果。3 PWM中斷時間控制中斷時間的控制與定時器時間控制相似。正反轉(zhuǎn)驅(qū)動只在于電流換相順序的不同, 反映到程序中僅在查表處有區(qū)別, 所以正反轉(zhuǎn)可共用一個驅(qū)動程序。若正確, 輸出波PWM, 否則, 重新復(fù)位。 圖314 過流保護原理圖 LM358雙運放大電路 如圖315所示，LM358內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。2 電流采樣通常對電機三相電流進行控制需要三個獨立的電流閉環(huán)，而永磁無刷直流電機采用兩相導(dǎo)通方式，即電機三相定子繞組在某一時刻只有兩相通電，導(dǎo)通的兩相繞組的電流大小相等，方向相反，因此任意時刻只需控制一個電流量。當(dāng)電機轉(zhuǎn)子采用永磁體勵磁時，永磁體的強磁場使得電機在較低速度時就可以檢測到電樞繞組反電動勢，在較低轉(zhuǎn)速下實現(xiàn)電機的自同步運行狀態(tài)切換，從而加快電機的起動過程，實現(xiàn)寬的調(diào)速范圍。幾個光電耦合開關(guān)沿圓周均布，每只光電耦合開關(guān)由相互對著的紅外發(fā)光二極管和光敏三極管組成。因此，在對性能和環(huán)境要求不是很高的永磁無刷直流電機應(yīng)用場合大量使用霍爾元件式位置傳感器。對于兩相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)無刷直流電機，三個霍爾元件在空間彼此相隔120176。轉(zhuǎn)子位置傳感器也由定、轉(zhuǎn)子組成，其轉(zhuǎn)子與電機本體同軸，以跟蹤電機轉(zhuǎn)子的位置；其定子固定于電機本體定子或端蓋上，以感應(yīng)和輸出轉(zhuǎn)子位置信號。 傳感器選擇霍爾器件是一種磁傳感器。當(dāng) A、B有一個為高電平，則另一個就允許輸入數(shù)據(jù)，并在CLOCK上升沿作用下決定輸出的狀態(tài)。在電動車實際使用當(dāng)中，普遍采用機械觸點開關(guān)，平時常開，剎車時信號線對地短路作為剎車信號，即低電位剎車。用程序語句控制PWM信號的周期和高電平持續(xù)時間，從而控制電機電樞電壓，即可達到調(diào)速目的。斷電復(fù)位鎖定，即當(dāng)芯片電源電壓下降到某一值以后時，使芯片保持復(fù)位，當(dāng)電源電壓恢復(fù)正常后恢復(fù)運行 雙向可獨立編程設(shè)置I/O引腳 （2）RA0RA5：雙向可編程，亦可作為并行口。(4)指令特色 PIC系列單片機的指令系統(tǒng)具有尋址方式簡單和代碼壓縮率高等優(yōu)點。使之具有卓越的性能，代表著單片機發(fā)展新的潮流。在無刷電機控制中，脈寬調(diào)制PWM ( PulseWidth Modulation)技術(shù)廣泛應(yīng)用，因此所選單片機應(yīng)具有脈寬調(diào)制輸出端口。輸出驅(qū)動MOSFET接成源極跟隨器，另一只輸出驅(qū)動MOSFET接成共源極電路，高端的脈沖發(fā)生器驅(qū)動HV電平轉(zhuǎn)化器并觸發(fā)RS閂鎖置位或復(fù)位。HO和LO輸出分別與HIN和LIN輸入同相位。由于邏輯信號均通過電平耦合電路連接到各自的通道上,容許邏輯電路參考地(USS) 與功率電路參考地(COM) 之間有 5 V和+ 5 V 的偏移量,并且能屏蔽小于50 ns 的脈沖,這樣有較理想的抗噪聲效果。IGBT開關(guān)速度高，開關(guān)損耗小，具有耐脈沖電流沖擊的能力，通態(tài)壓降較低，輸入阻抗高，為電壓驅(qū)動，驅(qū)動功率小開關(guān)速度低于電力MOSFET,電壓，電流容量不及GTO（3）位置傳感器位置傳感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。無刷電機控制方法主要分為有位置傳感器控制和無位置傳感器控制兩種。實現(xiàn)短路、過流、欠壓等故障保護功能。 無刷直流電動機控制系統(tǒng)設(shè)計方案 設(shè)計方案比較無刷直流電動機兼有直流電動機調(diào)整和起動性能好以及異步電動機結(jié)構(gòu)簡單無需維護的優(yōu)點，因而在高可靠性的電機調(diào)速領(lǐng)域中獲得了廣泛應(yīng)用。在無刷直流電動機系統(tǒng)中安裝機械式位置傳感器解決了電機轉(zhuǎn)子位置的檢測問題。（3）電路成本。不同的組合使電動機產(chǎn)生不同的性能和成本。1．電機本體無刷直流電動機最初的設(shè)計思想來自普通的有刷直流電動機，不同的是將直流電動機的定子、轉(zhuǎn)子位置進行了互換，其轉(zhuǎn)子為永磁結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生氣隙磁通；定子為電樞，有多相對稱繞組。存在轉(zhuǎn)矩脈動是無刷直流電動機的固有缺點，特別是隨著轉(zhuǎn)速升高，換相導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩脈動加劇，并使平均轉(zhuǎn)矩顯著下降。目前，無刷直流電機的研究主要集中在以下方面：（1）無機械式轉(zhuǎn)子位置傳感器控制。 工作特性 電樞電流與輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系、效率輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系如圖15所示。同理，其他開關(guān)管的導(dǎo)通時刻也可以按同樣方法確定。在次期間，轉(zhuǎn)子始終受到順時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩作用，沿順時針方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。這種優(yōu)異的熱傳導(dǎo)特性允許減小電動機的尺寸，所以輸出功率/外形尺寸之比高中等/低。在1978年漢諾威貿(mào)易博覽會上，前聯(lián)邦德國的MANNESMANN公司正式推出了 MAC無刷直流電動機及其驅(qū)動器，引起了世界各國的關(guān)注，隨即在國際上掀起了研制和生產(chǎn)無刷直流系統(tǒng)的熱潮，這業(yè)標(biāo)志著無刷直流電動機走向?qū)嵱秒A段。關(guān)鍵詞 無刷直流電動機 單片機 霍爾位置傳感器AbstractBrushless DC motor in a brush DC motor developed on the basis of. At this stage, although exchanges of all kinds of DC motors and motor drive in the application of the dominant, but brushless DC motor is under mon concern.Since the 1990s, as people39。本設(shè)計是把無刷直流電動機作為電動自行車控制系統(tǒng)的驅(qū)動電機，以PIC16F72單片機為控制電路，單片機采集比較電平及電機霍爾反饋信號，通過軟件編程控制無刷直流電動機。無刷直流電動機的發(fā)展在很大程度上取決于電力電子技術(shù)的進步，在無刷直流電動機發(fā)展的早期，由于當(dāng)時大功率開關(guān)器件僅處于初級發(fā)展階段，可靠性差，價格昂貴，加上永磁材料和驅(qū)動控制技術(shù)水平的制約，使得無刷直流電動機自發(fā)明以后的一個相當(dāng)長的時間內(nèi)，性能都不理想，只能停留在實驗室階段，無法推廣使用，1970年以后，隨著電力半導(dǎo)體工業(yè)的飛速發(fā)展，許多新型的全控型半導(dǎo)體功率器件（如GTR、MOSFET、IGBT等）相繼問世，加之高磁能積永磁材料（如SmCo、NsFeB）陸續(xù)出現(xiàn)，這些均為無刷直流電動機廣泛應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)，無刷直流電動機系統(tǒng)因而得到了迅速的發(fā)展。在較高速度上運行時，電刷摩擦增加，有用力矩減小效率由于沒有電刷壓降，所以效率高中等輸出功率/外形尺寸之比高由于電樞繞組設(shè)置在與機殼相連的定子上，容易散熱。轉(zhuǎn)子在空間每轉(zhuǎn)過60電角度，逆變器開關(guān)就發(fā)生一次切換，功率開關(guān)管的導(dǎo)通邏輯為TT6—TT2—TT2—TT4—TT4—TT6—TT6。然而，為了簡化控制電路，每個霍爾傳感器的起始安裝位置在各自相繞組的基準點（r0=00）=00的控制條件下，A相繞組開始通電的時刻（即該相反電勢相位30度位置）恰好與A相位置傳感器輸出信號A的電平跳變時刻重合，此時應(yīng)將T1開關(guān)管驅(qū)動導(dǎo)通。但不能通過調(diào)節(jié)勵磁調(diào)速，因為永磁體的勵磁磁場不可調(diào)。目前無刷直流電機的應(yīng)用范圍已遍及國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，并日趨廣泛，特別是在家用電器、電動汽車、航空航天等領(lǐng)域已得到大量應(yīng)用。（1）轉(zhuǎn)矩脈動控制。第2章 無刷直流電動機控制系統(tǒng)設(shè)計方案 無刷直流電動機系統(tǒng)的組成 無刷直流電動機(Brushless DC Motor,簡稱BLDCM)是一種典型的機電一體化產(chǎn)品,它是由電動機本體、位置檢測器、,控制器對轉(zhuǎn)子位置信號進行邏輯處理并產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)信號,開關(guān)信號以一定的順序觸發(fā)逆變器中的功率開關(guān)器件,將電源功率以一定的邏輯關(guān)系分配給電動機定子各相繞組,使電動機產(chǎn)生持續(xù)不斷的轉(zhuǎn)矩.現(xiàn)對無刷直流電動機各部分的基本結(jié)構(gòu)說明如下。無刷直流電動機定子繞組的相數(shù)可以有不同的選擇，繞組的連接方式也有星形和角型之分，而逆變器又有半橋型和全橋型兩種。一般相數(shù)越多，轉(zhuǎn)矩的脈動越??；采用橋式主電路比采用非橋式主電路的轉(zhuǎn)矩脈動小。轉(zhuǎn)子位置傳感器的種類包括磁敏式、電磁式、光電式、接近開關(guān)式、正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器式以及編碼器等。（4）實現(xiàn)短路、過流、過電壓和欠電壓等故障保護電路。產(chǎn)生PWM脈寬調(diào)制信號，實現(xiàn)電機的調(diào)速。但是這些專用芯片價格昂貴，外圍電路設(shè)計復(fù)雜，在廣大的民用市場無法大規(guī)模推廣應(yīng)用。自舉電路由分立器件構(gòu)成的，也可以采用專門的集成模塊等高性能驅(qū)動集成電路。表31對IGBT、GTR、GTO 和電力MOSFET的優(yōu)缺點的比較器 件優(yōu) 點缺 點 (2) IR2110 主要功能及技術(shù)參數(shù)IR2110 采用CMOS 工藝制作,邏輯電源電壓范圍為