无刷直流电动机控制系统

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1、设计内容与设计要求一.设计内容：1.介绍无刷直流电动机（BLDCM）的工作原理、调速系统的组成及功能。2.分析功率控制器的主电路拓扑形式。3.给出三相无刷直流电动机控制系统的框图。4.电流调节器的设计。二、设计要求：1、思路清晰，给出整体设计和电路图。2、给出具体设计思路和电路。3、写出设计报告。16主要设计条件1.提供被控电机；2.提供设计要求；3.提供调试用实验室；说明书格式1．课程设计封面；2．任务书；3．说明书目录；4．正文5．总结与体会；6.参考文献7.课程设计成绩评分表16进度安排1:课题内容介绍和查找资料；2:总体电路设计和分电路设计；3:写设计报告，打印相关图纸；

2、4:答辩；参考文献1、《电机控制》2、《电力电子技术》3、《特种电机及其控制》4、《电机的DSP控制技术及其应用》5、《电机拖动与控制》6、《特种交流电机及其计算机控制与仿真》16目录简介6第一章直流无刷电机的工作原理71.基本工作原理72.无刷直流电动机的组成10第二章无刷直流电机的控制111.无刷直流电机的控制原理112.转子的控制133.速度的控制14第三章电机的反馈151.电流测量152.RPM转速测量15第四章硬件设计161.LPC2141的使用方法16小结17电气与信息工程系课程设计评分表1816简介直流无刷电机:又称“无换向器电机交一直一交系统”或“直交系统”。是将

3、交流电源整流后变成直流，再由逆变器转换成频率可调的交流电,但是,注意此处逆变器是工作在直流斩波方式。无刷直流电动机BrushlessDirectCurrentMotor,BLDC,采用方波自控式永磁同步电机,以霍尔传感器取代碳刷换向器,以钕铁硼作为转子的永磁材料;产品性能超越传统直流电机的所有优点,同时又解决了直流电机碳刷滑环的缺点,数字式控制,是当今最理想的调速电机。无刷直流电动机具有上述的三高特性,非常适合使用在24小时连续运转的产业机械及空调冷冻主机、风机水泵、空气压缩机负载;低速高转矩及高频繁正反转不发热的特性，更适合应用于机床工作母机及牵引电机的驱动;其稳速运转精度比直

4、流有刷电机更高,比矢量控制或直接转矩控制速度闭环的变频驱动还要高,性能价格比更好,是现代化调速驱动的最佳选择。目前，在微小功率范畴直流无刷电动机是发展较快的新型电机。由于各个应用领域需要各自独特的直流无刷电动机，所以直流无刷电动机的类型较多。大体上有计算机外存储器以及VCD、DVD、CD主轴驱动用扁平式无铁心电机结构，小型通风机用外转子电机结构，家电用多极磁场结构及内装式结构，电动自行车用多极、外转子结构等等。上述直流无刷电动机的电机本身和电路均成一体，使用十分方便，它的产量也非常大。为了满足大批量、低成本的市场需要，直流无刷电动机的生产必须要形成规模经济。因此，直流无刷电动机是

5、一种高投入、高产出的行业。同时，我们应该考虑到市场也在不断地发展，如家用空调用电机正由3A转向3D，需要大量的中小功率的直流无刷直流电动机，研究和开发中小功率的直流无刷电动机也成当务之急。16第一章直流无刷电机的工作原理1.基本工作原理无刷直流电动机由同步电动机和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。同步电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。而转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号

6、和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。无刷直流电动机的位置传感器编码使通电的两相绕组合成磁场轴线位置超前转子磁场轴线位置，所以不论转子的起始位置处在何处，电动机在启动瞬间就会产生足够大的启动转矩，因此转子上不需另设启动绕组。 由于定子磁场轴线可视作同转子轴线垂直，在铁芯不饱和的情况下，产生的平均电磁转矩与绕组电流成正比，这正是他励直流电动机的电流—转矩特性；由于无刷直流电动机的励磁来源于永磁体，所以不象异步机那样需要从电网吸取励磁电流；由于转子中无交变磁通，其转子上既无铜耗又无铁耗，所以效率比

7、同容量异步电动机高10%左右，一般来说，无刷直流电动机的力能指针（ηcosθ）比同容量异步电动机高12%-20%。为了更加清晰地阐述这种无刷直接电动机的工作原理，下面是以三相星形连接绕组为例来加以说明。如图所示，电动机本体的电枢绕组为三相星形连接、位置传感器与电动机本体同轴，控制电路对位置信号进行逻辑变换后产程驱动信号，驱动信号经驱动电路隔离放大后控制逆变器的功率开关管，是电动机的各相绕组按一定的顺序工作。16当转子旋转到图（a）所示的位置时，转子位置传感器输出的信号经控制电路逻