【正文】 向自舉電容C充電。圖36 IR2103引腳及其輸入/輸出狀態(tài)圖圖37 IR2103原理圖IR2103采用自帶的自舉電路，其工作原理圖如圖37所示。采用自舉驅(qū)動方法可降低生產(chǎn)成本，提高電路可靠性。如果輸入電源反接，QI管則關(guān)斷，系統(tǒng)沒有回路，電流無法流通，這樣就能夠起到電源反接保護的作用。六個IRF3205通過驅(qū)動電路給予的驅(qū)動信號控制其導(dǎo)通與關(guān)斷，在驅(qū)動過程為了避免上下管直通導(dǎo)致短路，驅(qū)動信號間設(shè)置有一定的死區(qū)時間，另外，為了減小IRF3205管發(fā)熱，提高整體效率，必須為IRF3205管提供足夠的驅(qū)動能力，另外，每個IRF3205上接有兩個電阻，比如QB1上，RB1是驅(qū)動電阻，RB2為給功率開關(guān)管IRF3205結(jié)電容提供放電回路的放電電阻。硬件電路設(shè)計圖如圖35所示。這種器件為N溝道型MOSFET。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(dǎo)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)。 圖34功率MOSFET的結(jié)構(gòu)圖從圖34中可以看出MOSFET的G極與D極和S極是相互絕緣的，D極與S極之間有兩個PN結(jié)。 MOSFET是由金屬、二氧化硅或氮化硅與半導(dǎo)體制成的半導(dǎo)體器件。 功率MOSFET近年來由于MOSFET元件的性能逐漸提升，除了傳統(tǒng)上應(yīng)用于諸如微處理器、微控制器等數(shù)位訊號處理的場合上，也有越來越多類比訊號處理的積體電路可以用MOSFET來實現(xiàn)。與一般逆變器不同，它的輸出頻率不是獨立調(diào)節(jié)的，而是受控于轉(zhuǎn)子位置信號，是一個“自控式逆變器”。AT89C51引腳圖如圖32所示?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。⑴ AT89C51的主要性能參數(shù)：1）與MCS51 兼容； 2）4K字節(jié)可編程FLASH存儲器；3）壽命：1000寫/擦循環(huán)； 4）數(shù)據(jù)保留時間：10年； 5）全靜態(tài)工作：0Hz24MHz； 6）三級程序存儲器鎖定； 7）1288位內(nèi)部RAM； 8）32可編程I/O線； 9）兩個16位定時器/計數(shù)器；10）5個中斷源；11）可編程串行通道；12）低功耗的閑置和掉電模式；13）片內(nèi)振蕩器和時鐘電路；⑵特性概述：AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K字節(jié)Flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。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。AT89C51采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。5）位置檢測電路：一般情況下，電機會有自帶的三相霍爾傳感器，此系統(tǒng)選用的自帶的三相霍爾傳感器的電機，霍爾傳感器檢測電機轉(zhuǎn)子信號并送入單片機處理器處理；6）電源電路：輸入市電電壓，經(jīng)變壓器降壓后整流經(jīng)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓產(chǎn)生四路獨立的輸出電壓 +/12V、5V 和 ，給整個系統(tǒng)供電。圖31 系統(tǒng)硬件框圖1）微控制器AT89C51：系統(tǒng)采用AT89C51單片機控對系統(tǒng)進行模擬采樣、運算與控制等；2）驅(qū)動電路IR2103：IR2103芯片國際整流器公司生產(chǎn)的控制芯片，這種芯片具有功率放大作用，可以將AT89C51單片機輸出的信號進行功率放大，放大后再驅(qū)動逆變電路中的功率開關(guān)管工作；3）逆變電路：逆變電路拓撲采用三相橋式逆變電路，開關(guān)器件采用MOSFET即可，根據(jù)MOSFET上的開關(guān)時序，將直流電逆變成交流電，再給電機供電，從而達到對電機的控制目的。 系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)本文所設(shè)計的直流無刷電機實時控制系統(tǒng)的硬件平臺包括微控制器部分、功率驅(qū)動及逆變電路部分、檢測電路部分、電源電路部分以及其他接口單元。第3章 直流無刷電機硬件軟件設(shè)計任何一個復(fù)雜系統(tǒng)穩(wěn)定而可靠的工作幾乎都離不開合理的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計與良好的軟件代碼編寫，系統(tǒng)的性能是由軟硬件共同決定的。該方式中，每一狀態(tài)持續(xù)600度電角度，在此期間，定子繞組合成磁動勢空間位置固定不動，而永磁磁極連續(xù)旋轉(zhuǎn)600電角度。反之，若要電機逆時針旋轉(zhuǎn)，通過旋轉(zhuǎn)變壓器采樣和收集轉(zhuǎn)子位置信號，在根據(jù)表22所示的相應(yīng)開關(guān)管導(dǎo)通順序，對開關(guān)管進行導(dǎo)通和關(guān)斷操作。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娦裕_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)。在兩相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)導(dǎo)通工作方式下，轉(zhuǎn)子順時針旋轉(zhuǎn)的繞組導(dǎo)通順序如表21所示，轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)的繞組導(dǎo)通順序如表22所示。按照這個規(guī)律，可以知道轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過600電角度，其繞組導(dǎo)通狀態(tài)都會變化一次，其導(dǎo)通順序為：AB→AC→ BC→BA→CA→CB→AB…。轉(zhuǎn)子經(jīng)過轉(zhuǎn)動后，位置傳感器檢測到其位置信號發(fā)生變化，經(jīng)過譯碼電路完成翻譯，產(chǎn)生新的驅(qū)動信號，此時VTVT2處于導(dǎo)通狀態(tài)，繞組A正向?qū)?，而繞組C反向?qū)?。圖23(a)所示磁動勢Fm和定子合成磁動勢Fa的空間位置，轉(zhuǎn)子受永磁順時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動進行順時針旋轉(zhuǎn)，電流路徑為：電源正極 → VT1管→ A相繞組 →B相繞組→ VT6管→負極。根據(jù)磁場的基本理論，定子和轉(zhuǎn)子在磁場力的相互作用下促使轉(zhuǎn)子發(fā)生旋轉(zhuǎn)。圖22直流無刷電機工作原理圖23所示為定轉(zhuǎn)子磁場旋轉(zhuǎn)狀態(tài)示意圖，其工作原理分析如下：（a）A、B兩相導(dǎo)通 （b）A、C兩相導(dǎo)通圖23 定轉(zhuǎn)子磁場旋轉(zhuǎn)狀態(tài)示意圖首先，圖23（a）所示轉(zhuǎn)子位于A、B兩相導(dǎo)通狀態(tài) ，此時定子的北極和轉(zhuǎn)子磁動勢同時指向繞組B，定子磁動勢指向繞組C。電機的驅(qū)動裝置主要由功率電子器件和相關(guān)電路組成，控制電機啟動、停止和制動的信息接受和動作過程；接受位置傳感器用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速。其轉(zhuǎn)子附有永磁體用來檢測轉(zhuǎn)子的極性。作為直流電機的能量轉(zhuǎn)換通道的電樞繞組，其構(gòu)成應(yīng)滿足電機要求產(chǎn)生足夠大的感應(yīng)電動勢，并形成感應(yīng)電流產(chǎn)生一定電磁轉(zhuǎn)矩。無刷六流電動機的電機本體和控制器緊密結(jié)合，是典型的機電一體化器件。直流無刷電機的控制系統(tǒng)中常采用霍爾位置傳感器來檢測轉(zhuǎn)子的位置，它本身屬于屬于磁敏式的一種，具有體積小、方便使用以及廉價特性。 位置傳感器位置傳感器即檢測直流無刷電機轉(zhuǎn)子磁極的位置，將位置信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過運算處理控制定子繞組的換相，使電樞電流隨著轉(zhuǎn)子位置的不同進行同步換相，在一定氣隙下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)動轉(zhuǎn)子不斷續(xù)旋轉(zhuǎn)。（3） 轉(zhuǎn)子：由一定極對數(shù)的永磁體鑲嵌在鐵心表面或者內(nèi)部構(gòu)成。其中電樞繞組Y型連接應(yīng)用相對較多。主要用于消弱轉(zhuǎn)矩諧波。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]。其次在保證機械結(jié)構(gòu)牢固和穩(wěn)定情況下，傳送該電磁轉(zhuǎn)矩。圖21 直流無刷電機工作原理框圖 電機本體電機本體的主要部件包括轉(zhuǎn)子和定子。隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，位置傳感器不斷地輸出具體位置信號，位置信號轉(zhuǎn)換為電信號后通過控制芯片來改變電樞繞組的通電狀態(tài)，電樞電流方向始終保持恒定不變，因此，整個直流無刷電機的換向過程過程完全屬于無接觸式?；谟兴⒅绷麟姍C改進的直流無刷電機，內(nèi)部電樞繞組與功率開關(guān)器件相連，其驅(qū)動過程是通過內(nèi)部主轉(zhuǎn)子位置傳感器的輸出信號來完成的，使電樞繞組依次通電。最后對有關(guān)人士表達了深深的謝意。第四章：對所研究的直流無刷電機建立了控制系統(tǒng)，建立速度外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，仿真結(jié)果表明所搭建的控制系統(tǒng)可以快速穩(wěn)定的跟蹤速度參考給定值。第二章：簡單的介紹了直流無刷電機的基本原理，研究直流無刷電機的換向準(zhǔn)則，用圖示的方法簡單清晰明了。 家用電器、大型同步電機啟動等。具有良好的控制性能的無刷直流電機，它在高速、高精度定位系統(tǒng)中也慢慢的替換掉了直流電機與步進電機的地位，是首選的伺服電機之一。 在工業(yè)自動化領(lǐng)域中，伺報電動機高精度控制扮演了十分重要的角色，由于其各自的應(yīng)用場合不太一樣，因此其控制性能的要求當(dāng)然也不盡相同了。 調(diào)速應(yīng)用領(lǐng)域最初用得最多的是直流電機，隨著交流調(diào)速技術(shù)特別是電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，交流變頻技術(shù)獲得了廣泛應(yīng)用，它們很快都滲透到原有的直流調(diào)速系統(tǒng)的絕大多數(shù)營養(yǎng)研究領(lǐng)域當(dāng)中。通常采用的電機主要有三種：直流電機、交流異步電機和直流無刷電機。而在功率較大的場合，由于一次成本和投資較大，除了永磁電機外還要增加驅(qū)動器，因此目前較少有應(yīng)用。直流無刷電機的應(yīng)用主要分為以下幾類：。總而言之，排除軸承旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生磨損之外，其轉(zhuǎn)子方面的損耗非常小，因而這將進一步增強了其可靠性。 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。伴隨著無刷直流電動機在各方面不斷擴大的應(yīng)用情形，可以預(yù)測智能控制技術(shù)將會受到眾多學(xué)者更廣泛的關(guān)注?，F(xiàn)階段，模糊邏輯控制、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是其中三個最為重要的控制理論和方法。因此，對于提高無刷直流電動機的性能方面來說，減小轉(zhuǎn)矩脈動是一個重要方面。目前來看，相對成熟的無轉(zhuǎn)子位置傳感器運行方式主要有：1 續(xù)流二極管電流通路檢測法。在很多的場合，比如說空調(diào)器或者是計算機外設(shè)等都要求以無轉(zhuǎn)子位置傳感器方式運行?，F(xiàn)階段，直流無刷電機的發(fā)展已遍布全國的各個領(lǐng)域并且不斷的加深，尤其是在家用電器、航空航天等重