永磁无刷电机调速系统设计论文

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1、永磁无刷电机调速系统设计毕业论文目录摘　要IIAbstractIII目录IV1绪论11.1课题研究的背景及意义11.2课题研究的现状11.3课题研究的主要内容12永磁无刷直流电机介绍22.1永磁无刷直流电机的结构22.1.1电动机本体22.1.2转子位置传感器22.1.3桥式逆变电路32.2PMBLDC的工作原理32.2.1PMBLDC控制方式43基于STC12C5608的控制系统硬件设计63.1系统硬件总体结构框图63.2系统电源设计63.2.1电源电路总框架63.2.25V直流电源设计73.2.3驱动芯片IR213

2、0电源设计73.3STC12C5608及其外围电路设计83.3.1STC12C5608主要参数83.3.2STC12C5608外围电路设计83.4功率驱动系统设计93.4.1驱动芯片选择93.4.2IR2130芯片特点103.5按键与显示部分设计103.5.1IC集成芯片的优点103.5.2TM1630主要参数103.5.3按键及显示部分电路设计114PMBLDC主电路设计124.1主电路整流电路设计124.1.1电源元件参数计算124.2电机主电路设计144.2.1逆变电路设计144.2.2逆变电路调制方式及波形分析

3、145系统实验结果与分析205.1实验系统介绍205.1.1实物图20275.2系统调试过程225.2.1控制电路调试225.2.2驱动电路调试225.2.3显示及按键电路调试225.2.4系统整体调试225.3实验结果及分析226结论与展望24参考文献25致谢27附录28271绪论1.1课题研究的背景及意义永磁无刷直流电机（PermanentmagnetbrushlessDCmotor,简称为PMBLDC）与其它传统的电机相比，具有调速范围广，转矩特性优异，效率高，运行稳定等显著优点。该电机不错的处理了有刷电机换向这

4、一难题，在多个方面均达到了很高的指标，比如：电机过载能力、快速性等。PMBLDC引用先进的控制策略，将进一步提高其整体性能。该电机可配置快速、高性能、实时数字控制器，组合成调速装置，应用于电动汽车等领域。基于STC12C5608的PMBLDC调速系统设计，是一种新型的方式。STC12C5608良好的可靠性与抗干扰性保证了电机调速的平稳性、准确性与快速性，使电机控制更具可靠性。这种调速方式大大提高了电机运行效率，减少了无功损耗，有利于环境保护，符合我国提倡的科学发展观。1.2课题研究的现状新型永磁材料的推出，高性能功率管

5、的问世等因素有力地推动了PMBLDC的快速发展。在国外，PMBLDC已被广泛用于对电机有特殊要求的领域；但是在国内，由于国际上对我国实行大功率PMBLDC的技术封锁，国内中小功率PMBLDC发展较快。PMBLDC在国内主要被应用于电动车与航空航天领域。当今，国内国外主要对PMBLDC的以下方面进行探究：（1）控制策略的研究：由于控制理论的快速发展与广泛应用，诞生了诸如变结构控制、智能控制等新型控制策略；（2）转矩脉动的研究：转矩脉动对低速运行状态下的电机影响很大，因此需要对其加以抑制；（3）无位置传感器电机的研究：当不

6、含位置传感器时，电机的结构将变得简单，同时可靠性有所增强。1.3课题研究的主要内容1．学习和研究PMBLDC的工作原理，理解该电机调速系统的性能特点及工作要求；2．掌握STC12C5608单片机的应用与开发；3．设计调速系统的硬件电路，包括STC12C5608单片机外围电路，基于TM1630的按键电路，基于IR2130的功率驱动电路，基于IRF840的主电路等；4．完成硬件电路调试，测量PWM输出波形，验证实验的有效性。27永磁无刷直流电机介绍1.1永磁无刷直流电机的结构PMBLDC基本结构可看成主电路，电动机本体和位

7、置传感器三部分。其结构如图2.1所示。图2.1PMBLDC的结构图1.1.1电动机本体电机的本体由转子与定子构成。无刷电机与有刷电机的不同之处在于：有刷电机具有固定的永磁定子和转动的电枢绕组，而无刷电机则具有固定的电枢绕组和转动的永磁转子。无刷电机是将电枢绕组安装在与机壳连接的定子上面，这样更加有助于发散热量。定子铁心的绕组具有单相和三相，电枢绕组可以是Y连接和△连接。考虑系统性能和成本，最广泛使用的是Y连接，无中心点引出且三相对称的PMBLDC。1.1.2转子位置传感器PMBLDC中另一个非常重要的部分就是位置传感器

8、，和一般的直流电机最大的不同就是直流电机没有这部分。它的功能是在转子转动的过程中，实时检测转子的位置，并将这个转子所处的磁极的位置信号转变为电压信号，控制电路要根据这个电压信号来调整输出，使电机电枢电流进行有规律的换相，以此来驱动转子转动。常用的位置传感器主要有：霍尔、电磁和光电这三种方式。在PMBLDC中常常使用霍尔式位置传感器