直流無刷電機控制系統(tǒng)設計畢業(yè)論文-資料下載頁
2025-08-19 07:47本頁面
【導讀】速范圍較窄，維護量大。而直流無刷電機以電子線路代替電刷進行換向，具有結。國內外直流無刷電機的研究現(xiàn)狀進行了簡要介紹。接著介紹和分析了整個直流無。然后介紹了系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)，并對關鍵的模。最后，對軟件系統(tǒng)的原理進行了分析、說明。定可靠地控制電機工作。直流無刷電機的基礎是有刷直流電機，直流無刷電機是?，F(xiàn)在直流無刷電機在各種傳動應用中雖然還不是主導地。位，但是直流無刷電機已經受到了很大的關注。行設備電機也在不斷地發(fā)展，人們對電機的要求也在不斷地改變。要求的轉變而不斷地迅速的增長。較電平然后通過編程的方式來控制直流無刷電機的速度和啟動停止。有刷直流電動機從19世紀40年代出現(xiàn)以來，以其優(yōu)良的。性，限制了其在很多場合中的使用。電動機的機械電刷，從而誕生了直流無刷電機的基本思想。刷電動機發(fā)展的早期，由于當時大功率開關器件僅處于初級發(fā)展階段，可靠性差，
【正文】 舉電路。自舉電路由分立器件構成的，也可以采用專門的集成模塊等高性能驅動集成電路。 （ 3）位置傳感器 位置傳感器在 直流無刷 電動機中起著測定轉子磁極位置的作用，為邏輯開關電路提供正確的換相信息 。 （ 4）周邊輔助、保護電路 主要有電流采樣電路、電壓比較電路、過電流保護電路、調速信號和制動信號等輸入電路。 武漢理工大學網絡與繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文） 16 第 4 章 直流無刷電機控制系統(tǒng)的軟件設計及電路設計 在為直流無刷電機控制系統(tǒng)設計程序的時候，要先開啟復位電壓，然后初始化時鐘和中斷源，再打開中斷，當檢測到轉把的輸人電壓時，將該電壓經 A/D轉換后按算法計算出 PWM的占空比輸出 PWM波。隨后采樣位置傳感器產生霍爾信號，將該信號的狀態(tài)與電機固定的相位序列對比 [17]，判斷電機的相位是否正確。若正確，輸出波 PWM，否則，重新復位。 系統(tǒng)功能的實現(xiàn) 這部分主要有四個部分驅動控制、啟動、中斷時間控制和電源電壓檢測 [18]。 霍爾元件狀態(tài)到輸出狀態(tài)的轉換是通過查表的方式來實現(xiàn)的。直流無刷電機中的 3個霍爾元件共有 8種組合狀態(tài)，而在這 8種狀態(tài)中只有 6種狀態(tài)是有效的，且對應 1個輸出狀態(tài)。由于這 6種狀態(tài)對應沒有明顯的數(shù)量關系，查表就是實現(xiàn)映射最快捷的方法。要想實現(xiàn)電機反轉，只需增加一個反轉狀態(tài)。正反轉驅動區(qū)別只是在電流換相的順序的上不同，這反映到程序中僅僅只是一點在查表處有區(qū)別，所以正反轉可以用同一個驅動程序。 一般來說轉子位置在轉過磁場換相的臨界點時，這個時候我們認為電流的換相速度越快越好 [17]。因為這樣直流無刷電機的轉動速度就會越快。所以根據(jù)這個我們就可以將霍爾信號的改變設置為中斷，這樣的話轉子在換 相的時候相應速度就會比較快。 中斷的時間控制和定時器的時間控制差不多 [19]。定時器會在每個時間周期增加 1，并在計數(shù)滿后復位到 00h然后又重新開始計數(shù)，同時會產生一個中斷信號。若想控制定時器定時，則將中斷程序里面的定時器重新置數(shù)，此時，定時器便會從這個數(shù)開始計數(shù)直到溢出。須注意對有的定時器計數(shù)值寄存器寫的時候，會把預分頻值清除，因此必須在寫計數(shù)值的同時重新寫預分頻值控制字。 有關電壓檢測的相關程序也是在主程序的里面，檢測的電源電壓的值必須要根據(jù)其負載情況來判斷 [18]，因為電源的電壓非常容易受到負載的影響 。 武漢理工大學網絡與繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文） 17 軟件流程圖 本系統(tǒng)主要流程是先通過采集直流無刷電機里面的霍爾信號，然后根據(jù)霍爾傳感器的信號判斷電機里面轉子的位置，然后輸出特定的信號通過控制電路來控制開關電路的輸出信號，這樣就會使直流無刷電機工作起來，其軟件編程過程如下圖所示。 圖 51 軟件流程圖 我們在單片機采集霍爾信號之前必須要對單片機進行復位操作，所以我們在編程的過程中要注意這個初始化的過程。 武漢理工大學網絡與繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文） 18 直流無刷電機的電路設計 本系統(tǒng)主要采用 DSPIC30F2020 芯片為核心芯片，通過其周邊的各種電路來達到控制直流無刷電機的目的。 開關電路的設計 開關電路是采用六個 IRF540N 晶體管來控制 M M M3 信號的輸出，其主要是通過 QW 信號來控制 IRF540N 的通斷達到輸出的目的 [13]。 圖 41 開關電路 保護電路的設計 這個保護電路主要采用 MCP6544和 MCP6002二個芯片為主要芯片，這個電武漢理工大學網絡與繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文） 19 路的主要目的是為了保護 INF540N不會因為電流過大導致其燒毀。其主要原理是通過比較參考電壓和電流采樣的對比結果。將最大的電流設定在可控的范圍內，最大限度的保護了電流。 圖 42 MCP6544示意圖 圖 43 保護電路圖 驅動電路的設計 本系統(tǒng)的驅動電路主要由三個 IR2130s芯片構成。其周邊電路如下圖所示，其主要工作原理是 PWM1H輸入高電平那么 QW1就會輸出高電平， PWM1L輸入低電平那么 QW2就會輸出低電平 [14]，通過由此來控制開關電路不同組合的開啟來達到控制電機轉動的效果。 圖 44 驅動電路圖 武漢理工大學網絡與繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文） 20 反饋電路的設計 本反饋電路主要是采集直流無刷電機的霍爾傳感器的信號，其主要目的是將采集來的霍爾傳感器的信號反饋到 DSPIC30F2020芯片里面 [15]。 圖 45 反饋電路 電源電路的設計 本系統(tǒng)的電源電路主要是采用 MC7815和 MC7805二個芯片，將 24v的電壓降到 15v和 5v。其中 MC7815的輸入電壓是 24v輸出電壓是 15v，而 MC7805的輸入電壓是 15v輸出電壓電壓是 5v，這樣就會得到本系統(tǒng)所需的三種電壓。 武漢理工大學網絡與繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文） 21 參考文獻 [1] 王益全 .電動機原理與實用技術 [M].北京 :科學出版社 ,2020. [2] 譚建成 .電機專用控制燕成電路 [M].北京機械工業(yè)出版社 ,1997. [3] 李鐘明 ,劉衛(wèi)國 .稀土永磁電機第一版 [M].北京 :國防工業(yè)出版社 ,1999. [4] 張深 .直流無刷電動機原理與其應用 [M].機械工業(yè)出版社 ,1996. [5] 盧靜 ,陳非凡 ,張高飛等 .基于單片機的直流無刷電動機控制系統(tǒng)設計 [M]. 北京機械工業(yè)學院學報 ,2020. [6] 梁正峰 ,王磊 .電動自行車用直流無刷電動機控制系統(tǒng)研究 [M].電氣傳動自動化 ,2020. [7] 顧繩古 .電機及拖動基礎 [M].機械工業(yè)出版社 ,2020. [8] 黃俊 ,王兆安 .電力電子變流技 術 [M].機械工業(yè)出版社 ,2020. [9] 余永權 ,汪明慧 ,黃英 .單片機在控制系統(tǒng)中的應用 [M].電子工業(yè)出版社 ,2020. [10] 張琛 .直流無刷電機原理及應用 [M].北京機械工業(yè)出版社 ,1996. [11] 李志民 ,張遇杰 .同步電動機調速系統(tǒng) [M].北京機械工業(yè)出版社 ,1995. [12] 張琛 .直流無刷電動機的原理及應用 [M].北京機械工業(yè)出版社 ,2020.
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