【正文】 家用電器或者是外 設復印機等等。直流無刷電機集交流電機和直流電機優(yōu)點于一體，它既具有交流電機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等一系列優(yōu)點，又具備直流電機運行效率高、調(diào)速性能好的特點，同時無勵磁損耗。 無刷直流電機對與我國來說，對其研究的還是比較晚。 直流無刷電機的特點及應用 保持著有刷直流電機的良好機械及控制特性的直流無刷電機， 在電磁結(jié)構(gòu)上和有刷直流電動機一樣，不過無刷直流電動機的電樞繞組是處在定子上的，永久磁鋼安裝在轉(zhuǎn)子上，采用多相形式的電樞繞組，在通過逆變器之后，然后連接到直流電源上面，定子方面利用了電子換向來替換傳統(tǒng)電機的電刷和換向器，然后各相依次通電產(chǎn)生電流 ，定子磁場和轉(zhuǎn)子磁極主磁場相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩?，F(xiàn)階段，對于掃描儀、醫(yī)療診斷 CT、 CD唱機驅(qū)動、數(shù)控車床驅(qū)動及計算機硬盤驅(qū)動等都大量應用直流無刷電機伺服系統(tǒng)用于精密控制。 （ 1） 繞組： 直流無刷電機常見的繞組形式包括整矩集中、整矩和短矩分布式三種。其定子繞組采用三相星形對稱接法。 傳統(tǒng)有刷直流電動機要實現(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。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。一般情況下， MOSFET 的襯底與源極在內(nèi)部連接在一起。當橋臂下功率開關(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 39 電流檢測電路 位置檢測電路 系統(tǒng)的位置檢測電路 如圖 310 所示，由于 AT89C51 芯片高電平對應的電壓為 ，因此 本設計中采用分壓電阻分壓的方式使得輸入 AT89C51 芯片的 I/O口為 。圖 42 為定子 A 相電流、電機轉(zhuǎn)速和電機轉(zhuǎn)矩的仿真波形，從圖中可以看出來， 直流無刷電機 能夠跟蹤參考給定轉(zhuǎn)速，當參考轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時，實際電機的轉(zhuǎn)速也會發(fā)生變化，而且電機的轉(zhuǎn)矩同樣也會變化，這說明仿真是正確的。 ///************************************************************************* include ///包含頭文件 include define gw DBYTE[0X40] ///定義顯示緩沖區(qū) 個位 define sw DBYTE[0X41] //////////////////十位 define bw DBYTE[0X42] //////////////////百位 define qw DBYTE[0X43] //////////////////千位 define unint unsigned int ///自定義變量 define uchar unsigned char sbit in1=P3^0。 ///************************************************************************************************************* ///主函數(shù) ///************************************************************************************************************* main() { gw=sw=bw=qw=0。 ///開計數(shù)器 TR1=1。 } } ///************************************************************************* ///顯示子函數(shù) ,顯示當前電機的速度 ///************************************************************************* display() { uchar i。 } i++。 ///電機順時針轉(zhuǎn)動 in2=1。 } if(i==0xbf) { delays()。 ///速度加 ,(快速 ) if(a=15) a=15。 P1=0xff。 } else if(i==2) ///顯示百位 { P0=zm[bw]。 TR1=1。 EA=1。 ///子函數(shù)聲明 display()。 感謝大學四年來所有的老師，這些老師知識淵博，閱歷豐富，講課獨具風格 ，為我們打下專業(yè)知識的基礎(chǔ) 。 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。 %檢測頻率可以到 200KHz。圖 36 為 IR2103 驅(qū)動芯片引腳圖及其輸入 /輸出狀態(tài)。 MOSFET 是英文（ MetalOxide Semicoductor Field Effect Transistor）的縮寫，譯成中文是 “金屬氧化物半導體場效應管 ”。 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處理器處理。磁動勢 Fm和 Fa空間位置如圖 23(b)所示，電機產(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→負極。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。圖 21為直流無刷電機工作原理框圖。這些年來，各式各樣的中小功率型交流變頻系統(tǒng)正逐漸被直流無刷電機系統(tǒng)所替換，這正是由于直流無刷電機重量小、體積小和高 效節(jié)能等諸多優(yōu)勢，尤其是在印刷機械、紡織機械等原先主要應用的是變頻系統(tǒng)的領(lǐng)域，而對于某些直流電機應用 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所代替 。 (3) 智能控制 在運動控制研究領(lǐng)域當中，伴隨著信息技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展，先進的控制理論就是其中一個新的發(fā)展方向，特別是智能控制方面的應用。 電力電子技術(shù)的進步對無刷直流電動機的發(fā)展來說具有一個很大的 推動作用，在其發(fā)展的早期，當時處于初級發(fā)展階段的大功率開關(guān)器件 ，不僅可靠性差，而且其價格昂貴，同時又受到驅(qū)動控制技術(shù)水平、永磁材料 兩方面的制約，這導致自發(fā)明以后的無刷直流電機在一段很長的時間內(nèi)，只能處于實驗室研究階段，沒有辦法得到應有的推廣與發(fā)展， 20世紀七十年代 ，伴隨著電力電子工業(yè)的高速發(fā)展，各種新型的全控型半導體功率 器件如春雨般出現(xiàn)在世人眼前，這為它后來廣泛應用與發(fā)展奠定了基礎(chǔ) 。從現(xiàn)階段來看，隨著不斷 地有新材料技術(shù)的出現(xiàn)，直流無刷電機的發(fā)展也因此獲得了良好的契機 。在電磁結(jié)構(gòu)上和有刷直流電動機一樣，不過無 刷直流電動機的電樞繞組是處在定子上的，永久磁鋼安裝在轉(zhuǎn)子上，采用多相形式的電樞繞組，在通過逆變器之后，然后連接到直流電源上面，定子方面利用了電子換向來替換傳統(tǒng)電機的電刷和換向器，在各繞組依次通電后，跳躍式的旋轉(zhuǎn) 磁場會氣隙中生成，同時與轉(zhuǎn)子的主磁場相互作用，因此產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 ，和其它電機相比，直流無刷電機具有高可靠性和高效率等優(yōu)勢，由于現(xiàn)階段，隨著具體性能的提高與價格的下降等優(yōu)勢的新型稀土永磁材料不斷出現(xiàn)，這給永磁 直流無刷電機在成本方面帶來了下降，因此其優(yōu)勢將會越發(fā)的凸顯出來 。 1987 年，聯(lián)邦德國金屬加工設備展覽會在北京舉辦，當時 BOSCH 和 SIEMENS 兩家公司相繼展出了永磁自同步伺服系統(tǒng)和驅(qū)動器，這在我們當時國內(nèi)，引起了眾多相關(guān)研究學者的關(guān)注，自此以后，國內(nèi)也相繼掀起了研發(fā)和技術(shù)引進的熱潮。 和有刷直流電機相比，直流無刷電機由于取消了電機的滑動接觸機構(gòu)，因而消除了故障的主要根源。 家用電器、大型同步電機啟動等。不同的繞組形式對電機的反電動勢波形產(chǎn)生不同影響，甚至間接影響到電機本身的性能 [文獻 ]。其轉(zhuǎn)子附有永磁體用來檢測轉(zhuǎn)子的極性。雖然無刷直流電動機實現(xiàn)電機反轉(zhuǎn)的原理與有刷直流電動機類似，但由于它不能通過簡單的功率開關(guān)管的單向?qū)щ娦?，達到改變電源極性來實現(xiàn)反轉(zhuǎn)的局限，無刷直流電機通常采用改變繞組的通電順序方式來實現(xiàn)電機反轉(zhuǎn)。 AT89C51 單片機 為很多 嵌入式控制系統(tǒng) 提供了一種靈活性高且價廉的方案 。為了改善某些參數(shù)的特性，比如提高 MOSFET 的工作電流、工作電壓、降低導通 電阻、提高開關(guān)特性等，廠家制成不同的結(jié)構(gòu)及工藝，比如現(xiàn)有的 VMOS、DMOS、 TMOS 等結(jié)構(gòu)。當上橋臂管驅(qū)動截止時，電容 C通過驅(qū)動芯片內(nèi) MOSFET 管 QV2 放電， Q1 截止。電機有三路霍爾信號，將其分別送到 AT89C51 的 3 個 I/O 口 PCO、PC PC2 中， AT89C51 芯片會根據(jù)輸入 3 路的霍爾信號，進行軟件編程設置對應的 PWM 波時序。 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 4 0 0 2 0 00200400定子電壓V時間 t/s0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 1 5 1 05051015時間 t/s定子三相電流A 圖 41 直流無刷電機 定子電壓電流波形 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 2 0 1 001020時間 t/s定子A相電流（A）0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 20100200300400時間 t/s電機轉(zhuǎn)速（r/min）0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 1 001020時間 t/s電機轉(zhuǎn)矩(T ///控制位定義 sbit in2=P3^1。 ///顯示初始化 P0=0xc0。 ///開定時器 while(1) ///無限循環(huán) { key()。 gw=speedbuf%10。 }