【正文】 雖然讓我走了很多彎路，但是實(shí)踐證明，這種方法更能調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，更能鍛煉學(xué)生獨(dú)立完成科研項(xiàng)目的能力。 設(shè)計(jì)展望 鑒于時(shí)間、經(jīng)費(fèi)和個(gè)人能力等多方面局限性，本設(shè)計(jì)難免存在一些不足，下面對(duì)這些不足做些說(shuō)明。 系統(tǒng)具有如下技術(shù)指標(biāo)： (1) 啟動(dòng)時(shí)間：系統(tǒng)能在 5s 之內(nèi)快速升速至 3000 轉(zhuǎn)每分，并保持最高速運(yùn)行。 如圖 69 所示是：（ a）高頻頻時(shí) N=21 單片機(jī)發(fā)出的實(shí)際波形，（ b）N=21 時(shí) 單片機(jī)發(fā)出的 SPWM 波形仿真。測(cè)試結(jié)果說(shuō)明， 此次設(shè)計(jì) 能夠平滑啟動(dòng)電機(jī)，順利將電機(jī)遷入同步運(yùn)行狀態(tài)。軟件調(diào)試是個(gè)重復(fù)檢查的過(guò)程，花費(fèi)的時(shí)間也多，限于篇幅，此處不一一列舉。這樣才能做到有的放矢，以最高的效率調(diào)通 電路板。另外，定時(shí)器的開(kāi)啟計(jì)數(shù)命令應(yīng)當(dāng)放在初始化程序的最后一行。這樣，在輸出頻率較低時(shí)，由同步調(diào)制引起的低頻諧波的影響降到最小。 分段同步調(diào)制在程序?qū)崿F(xiàn)上比同步調(diào)制稍微復(fù)雜。如圖 55 所示，在調(diào)制信號(hào)頻率變化時(shí)，載波信號(hào)的頻率沒(méi)有變化，但在半個(gè)調(diào)制周期內(nèi)的個(gè)數(shù)變化了。原因有以下幾點(diǎn)：其一，單極性調(diào)制方式雖然程序?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單，但其輸出正弦波不及雙極性調(diào)制平滑，即雙極性調(diào)制輸出正弦波與理論輸出正弦波失真度較小。 考慮到 LS052A 微控制器的實(shí)時(shí)性，數(shù)據(jù)處理有幾個(gè)技巧，其一，將正弦值先用 Excel 計(jì)算出來(lái)， 再算出來(lái)某一相的比較值 存儲(chǔ)在 ROM 中，計(jì)算的時(shí)候，只要查表 并作簡(jiǎn)單計(jì)算 即可， 部分 正弦表及比較 值如表 51所示，其中載波比分別 取 6 3 21。而且由于交點(diǎn)具有任意性，控制器計(jì)算負(fù)荷重。因而，本系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)更智能化，不采用集成芯片的方式，期望從控制器直接輸出 SPWM。根據(jù)采樣定理，輸出的 SPWM 波 形經(jīng)過(guò)濾波后能得到平滑的正弦波。 LS052AX 單片機(jī)的 全 比較單元模塊（通用定時(shí)器 1 提供基準(zhǔn) ） 可以產(chǎn)生 6 路 互補(bǔ) PWM 波形 ，可以 用來(lái)產(chǎn)生 SPWM波 形 。單片機(jī)控制模塊部分電路圖如 43 所示： 圖 43 單片機(jī)控制模塊 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) IR2101 是雙通道、柵極驅(qū)動(dòng)、高壓高速功率驅(qū)動(dòng)器，該器件采用了高度集成的電平轉(zhuǎn)換技術(shù)，大大簡(jiǎn)化了 邏輯電路對(duì)功率器件的控制要求，同時(shí)提高了驅(qū)動(dòng)電路的可靠性。 圖 310 單片機(jī)管腳發(fā)出波形仿真 仿真總結(jié) 此次仿真采用 PSIM 軟件，該軟件繪制原理圖方便，容易上手， 仿真主要對(duì)控制系統(tǒng)的原理進(jìn)行了仿真。 圖 34 單片機(jī)發(fā)出波形仿真 載波比 N=33 如圖 35（ a）所示為載波比 N=33 時(shí)電機(jī)的三相電流波形，可以看出電流波形接近正弦波 ，相比 N=63 該波形 沒(méi)有那么平滑 。 這種方法與傳統(tǒng)的無(wú)刷直流電機(jī)控制方法有所不同，它 一般 用來(lái)控制異步電機(jī)和同步電機(jī)的[5]，但由于小功率無(wú)刷直流電機(jī)的空間磁場(chǎng)接近正弦波 [6]，可以當(dāng)作永磁同步電機(jī)來(lái)控制，故本次設(shè)計(jì)采用變壓變頻控制方法。 [在此處鍵入 ] 11 缺點(diǎn)： (1) 增大了電機(jī)的體積。 LS052Ax 采用新型的發(fā)明專(zhuān)利技術(shù) L 體系結(jié)構(gòu)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多核多任務(wù)并行處理，可以只運(yùn)行單道程序，也可同時(shí)執(zhí)行關(guān)聯(lián)或非關(guān)聯(lián)的三道程序。電壓型逆變電路對(duì)功率開(kāi)關(guān)管的耐壓要求比電流型逆變電路的要低，更容易實(shí)現(xiàn)。換流時(shí)，是在上橋臂組或下橋臂組的組內(nèi)依次換流，為橫向換流。 [在此處鍵入 ] 6 DCuvwv 1 v 3 v 5v 4 v 6 v 2 圖 22 電壓源型 逆變電路拓?fù)?圖 電壓源型 逆變電路 的特點(diǎn) [7] (1)直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)由大電容，相當(dāng)于電壓源。但僅這樣做還是不行的，因?yàn)橛靡话阒绷麟娫唇o定子上各繞組供電，只能產(chǎn)生固定磁場(chǎng)。位 置傳感器種類(lèi)較多，且各具特點(diǎn)。電機(jī)內(nèi)裝有一個(gè)轉(zhuǎn)子位置傳感器，用來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過(guò)程中的位置?，F(xiàn)在從國(guó)外進(jìn)口的設(shè)備中，已經(jīng)很少看到以有刷直流電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)，一些國(guó)家如美國(guó)、英國(guó)、日本、德國(guó)的相關(guān)公司經(jīng)不再大量生產(chǎn)伺服驅(qū)動(dòng)用的有刷直流電動(dòng)機(jī) [2]。 the maximum output current is 2A。 為了 研發(fā)一款低成本的控制器， 較好 地 控制無(wú)刷直流電機(jī)， 本文著重研究了無(wú)刷直流電機(jī)（永磁同步電機(jī)）的控制策略 及其實(shí)現(xiàn)方法。頻率增長(zhǎng)采用給定積分法。 the maximum power is 24W. key words: brushless DC motor, LS052Ax MCU, SPWM, VVVF, low cost [在此處鍵入 ] I 目 錄 第 1 章 緒論 ........................................................................................................ 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題來(lái)源、類(lèi)型 ......................................................... 1 選題的目的及意義 ...................................................................................... 1 本課題在國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì) ................................................. 1 本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容 ............................................................. 2 第 2 章 系統(tǒng)總體方案論證 ............................................................................... 3 控制對(duì)象分析 .............................................................................................. 3 無(wú)刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu) ................................................................................... 3 無(wú)刷直流電機(jī)工作原理 ........................................................................... 4 無(wú)刷直流電機(jī)參數(shù) ................................................................................... 5 控制系統(tǒng)主電路分析論證 .......................................................................... 5 三相逆變電路分類(lèi) ................................................................................... 5 本系統(tǒng)采用電壓型逆 變電路 ................................................................... 7 控制系統(tǒng)的控制芯片選型 .......................................................................... 8 LS 芯片簡(jiǎn)介 ............................................................................................... 8 LS 主要功能特性 ...................................................................................... 8 本次設(shè)計(jì)選用該芯片的緣由 ................................................................... 9 系統(tǒng)控制策略分析論證 ............................................................................ 10 無(wú)刷直流電機(jī)的控制方法 .................................................................... 10 兩種控制方式的比較 ............................................................................. 10 本次設(shè)計(jì)所采用的方法 ......................................................................... 11 第 3 章 PSIM 仿真 ........................................................................................... 13 PSIM 仿真框圖 ........................................................................................... 13 仿真波形及分析 ........................................................................................ 14 載波比 N=63 ........................................................................................... 14 [在此處鍵入 ] II 載波比 N=33 ........................................................................................... 15 載波比 N=21 ........................................................................................... 17 仿真總結(jié) ..................................................................................................... 19 第 4 章 系統(tǒng)的硬件設(shè) 計(jì) ................................................................................. 21 硬件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) .................................................................................... 21 電源模塊設(shè)計(jì) ............................................................................................ 21 單片機(jī)控制模塊 ........................................................................................ 22 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) ............................................................................................ 22 PCB 板的設(shè)計(jì) ............................................................................................. 23 第 5 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ..................................................................................... 24 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì) .................................................................................... 24 三相 SPWM 原理及算法實(shí)現(xiàn) .................................................................. 24 SPWM 介紹與原理分析 ......................................................................... 24 SPWM 實(shí)現(xiàn)方案對(duì)比 ............................................................................. 25 調(diào)制方式選擇