【正文】 capability。 實驗證明，所研制的試驗軟硬件平臺能很好地完成無刷直流電機無位置傳感器控制功能，控制系統(tǒng)結構簡單、響應快速、可靠性高。 最后，確立了以 MC56F805 為核心的無刷直流電機無位置傳感器控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)，搭建了相應的硬件實驗平臺。由于在零速或低速時電機反電勢為零或很小，基于反電勢的控制方法都需要特殊的起動技術，本文在分析常有起動方法的優(yōu)缺點的基礎上，提出了一種新的起動方法一 轉子位置閉環(huán)起動法，該起動方法包括轉子零初始位置檢測、轉子位置閉環(huán)加速以及切換至反電勢法運行三個步驟，并通過仿真和實驗證明，與傳統(tǒng)的三段式起動方法相比，該起動方法具有更優(yōu)良的起動性能。 目 錄 第一章 緒論 ....................................................... 1 無刷直流電機課題的研究和背景意義 ............................. 1 無刷直流電機的控制方法 ....................................... 2 有位置傳感器控制方式 ................................... 3 無位置傳感器控制方式 ................................... 4 有位置傳感器控制和無位置傳感器控制的對比 ............... 8 課題的研究背景以及內(nèi)容 ....................................... 8 第二章 BLDCM 的基本工作原理和數(shù)學模型 ....................... 11 引言 ........................................................ 11 的組成 ................................................. 11 本體 ............................................. 11 電子換相電路 .......................................... 12 的工作原理 ............................................. 12 的數(shù)學模型 ............................................. 15 電壓方程 .............................................. 16 電勢方程 .............................................. 17 轉矩方程 .............................................. 18 機械運動方程 .......................................... 19 ................................................ 19 第三章 直接反電勢檢測方法與仿真 ............................. 20 引言 ........................................................ 20 傳統(tǒng)“反電勢法”與“直接電勢法”分析與比較 .................. 20 傳統(tǒng)“反電勢法” ...................................... 21 直接反電勢法 .......................................... 22 直接反電勢過零檢測電路設計與仿真 ............................ 24 本章小結 .................................................... 27 第四章 無刷直流電機控制硬件電路設計 ......................... 28 無位置傳感器 BLDCM 控制器的技術要求 .......................... 28 核心控制器件 MCU的選擇 ...................................... 28 驅(qū)動及逆變電路設計 .......................................... 30 功率驅(qū)動芯片的選取 .................................... 30 功率管的選擇 .......................................... 31 驅(qū)動逆變電路設計 ...................................... 32 轉子位置檢測電路設計 ........................................ 34 控制器保護電路設計 .......................................... 35 系統(tǒng)調(diào)速電路設計 ............................................ 36 第五章 無位置傳感器無刷直流電機控制系統(tǒng)軟件設計 ............ 37 控制軟件整體設計思路 ........................................ 37 軟件編寫語言 ................................................ 38 主程序的設計 ................................................ 38 信號軟件實現(xiàn)的要點 ....................................... 39 數(shù)字控制實現(xiàn)生成 PWM 信號的原理 ........................ 39 與 T/C1 相關的幾個重要寄存器 ........................... 40 方式選擇與對 應寄存器的設置 ......................... 40 無傳感器開環(huán)起動的軟件實現(xiàn) .................................. 41 采用模塊化程序設計方法 ................................ 42 程序“跑飛”與“ 死鎖”的解 ............................ 43 合理安排中斷 .......................................... 43 第六章 實驗總結 ................................................. 44 引言 ........................................................ 44 實驗結果及分析 .............................................. 44 轉子零初始位置檢測 .................................... 44 起動過程中的轉子位置閉環(huán)運行 .......................... 46 “反電勢法”無位置傳感器運行 ........................... 48 速度 PI 控制 ........................................... 52 本章小節(jié) .................................................... 53 結論 .............................................................. 55 致謝 .............................................................. 57 參考文獻 ......................................................... 58 I 無位置傳感器無刷直流電動機反電勢檢測法研究 專業(yè)班級：自動化 0601 學生姓名：張一鳴 指導老師：劉國海 職稱：教授 摘要 隨著無刷直流電機在工業(yè)控制和家用電器等領域中的應 用越來越廣泛，其傳統(tǒng)的帶位置傳感器無刷直流電機控制呈現(xiàn)出越來越多的局限性，由此，無位置傳感器控制便應運而生，特別是“反電勢”法無位置傳感器控制逐漸受到了人們的青睞，并成為無刷直流電機控制系統(tǒng)的研究熱點及發(fā)展主流。 論文在詳細介紹了無刷直流電機的運行原理及數(shù)學模型的基礎上，對反電勢過零檢測法無位置傳感器控制的原理以及過零檢測電路的設計進行了詳細的分析和研究。同時，本文還對反電勢法無位置傳感器控制的檢測誤差及干擾影響進行了系統(tǒng)的理論分析，并提出了相應的誤差補償及干擾抑制措施。在 Codewarrior 集成開發(fā)環(huán)境下完成了整個無刷直流電機無位置傳感器控制系統(tǒng)的軟件設計。 關鍵詞 : 無刷直流電機 無位置傳感器控制 反電勢法 MC56F805 II Brushless DC Motor EMF detection method Abstract Brushless DC motors(BLDC) are everincreasingly utilized in many fields,including industrial controllers and household its wide application in many fields,the traditional sensor control method is not applied in some application. so,sensorless control method emerges as the times require,especially BackEMF method is more and more useful than the traditional sensor control method. Now, it39。 indicating the sensorless control system can greatly meet the required performance, and the experimental results have shown the accuracy、 rapid response and high reliability of the proposed method. Keywords BLDC sensorless EMF MC56F805 江蘇大學本科畢業(yè)設計論文 1 第一章 緒論 傳統(tǒng)直流電動機具有效率高、調(diào)速性能好等優(yōu)點，在電氣傳動領域曾獲得廣泛應用。另外，由于機械換相器的存在，使傳統(tǒng)直流電動機的制造相對復雜，成本較高，維護困難。長期以來，人們一直在尋找既具有傳統(tǒng)直流電動機的優(yōu)點，又具有結構簡單、維護方便等特點的非機械換相的直流電動機結構。 1955 年美國 等人首次中請了用晶體管 換相電路代替機械電刷的專利，宣告現(xiàn)代無刷直流電動機的誕生 1978 年，原西德 MANNESMANN公司在漢諾威貿(mào)易博覽會上推出了 MA C方波無刷直流電動機 C Brushless DC Motor，簡稱 BLDCM)及其驅(qū)動器，標志著利用電子換相的無刷直流電動機真正進入實用階段 【 1】 。 此后，國際上對無刷直流電動機進行了深入的研究，先后研制成 功方波無刷電動機和正弦波直流無刷電動機 (Permanent Mag Synchronous Motor，簡稱 PMSM。位置傳感器結構較為復雜，成本較高，但其控制方法靈活，轉矩波動較小，一般用于伺服控制系統(tǒng)。通常，無刷直流電動機是指方波型永磁 無刷直流電動機，在本論文中不做特殊說明的地方均指這類電動機。 從機械特性、過載能力、可控性、效率、成本、維護等方面對交流異步電動機、有刷直流電動機和無刷直流電動機作了定性比較。 目前，在先進工業(yè)國家里，工業(yè)自動化領域中的有刷直流電動機大部分已經(jīng)逐步被淘汰。無刷直流電動機已在航空航天、工業(yè)自動化設備、辦公自動化設備、電動車、醫(yī)療器械和計算機外圍設備等方面獲得了廣泛應用。目前，國外在高檔的風扇中采用了無刷直流電 動機，在新一代的空調(diào)、洗衣機、電冰箱、吸塵器等家用電器中，也大量采用無刷直流電動機來驅(qū)動。 由于無刷直流電動機所具有的優(yōu)點和特點，從工業(yè)領域到家電、信息產(chǎn)品等消費品領域，無刷直流電動機正得到越來越廣泛的應用，并具有十分巨大的發(fā)展?jié)摿?。因此，對無刷直流電動機本體及其控制方法進行系統(tǒng)、深入的研究有著十分重要的理論和現(xiàn)實意義。 江蘇大學本科畢業(yè)設計論文 3 有位置傳感器控制是在無刷直流電動機定了上安裝位置傳感器來檢測轉子位置而控制定了繞組換相，所用的位置傳感器有電磁式位置傳感器 (如磁阻式旋轉變壓器 )、光電式位置傳感器 (如遮光板 )、磁敏式位置傳感 器