直流无刷电机优质毕业设计

毕业设计论文 论文题目 直流无刷电机 学生姓名 学生学号 专业班级 指导老师 日期 Abstract BrushlessDCMotor 摘 要 无刷直流电机是最近发展起来结合了多学科技术一个新型电机，结合机电一体化，含有高速度、高效率、高动态响应、高热容量和高可靠性、免维护等优点，同时还含有低噪声和长寿命等特点。很适合使用在二十四小时连续运转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烧特征，更适合应用于机床工作母机及牵引电机驱动;其稳速运转精度比直流有刷电机更高,比矢量控制或直接转矩控制速度闭环变频驱动还要高,性能价格比愈加好,是现代化调速驱动最好选择。 现在无刷电机已广泛应用于多种领域，如医疗仪器、分析仪器、材料处理、过程控制、机床工业、纺织工业、轻工机械、电动自行车等。 无刷直流电机控制要比一般有刷电机控制要复杂得多。现在直流电机控制方法关键有两种，一个是采取专用得直流电机控制芯片，如Motorola企业MC33035；另一个控制方法各个厂家依据自己需求采取单片机或DSP进行开发设计。 本设计关键采取嵌入式单片机ATMEGA48写入控制程序，从而形成一个高性能直流无刷电机控制器。其不仅能实现MC33035直流电机控制芯片全部功效，而且含有接口灵活，功效完善，成本低廉、全数字控制等优点，用户能依据不一样应用场所进行灵活配置。 关键词无刷直流电机、HALL、PWM 目 录 Abstract2 摘 要2 第1章 直流无刷电机工作原理4 1.2直流无刷电机组成及工作原理4 1.3无刷直流电机位置检测方法6 1.4无刷直流电动机控制系统中PWM调速6 第2章 设计需求及设计可行性分析7 2.1 设计要求7 2.2课题提出及意义8 第3章 硬件设计10 3.1 无刷直流电机驱动器总体结构设计10 3.2 原理图设计10 3.2单片机电路设计12 3.3驱动电路设计13 3.4 输入输出控制部分电路设计13 第四章 系统软件设计14 4.1 无刷直流电机工作真值表14 4.2控制软件设计14 第五章 结束语19 参考资料20 致 谢21 第1章 直流无刷电机工作原理 1.1无刷马达和有刷马达比较之特征 DC无刷马达无接点化，即使带来了多种优点，不过最大特征是因无电刷化，故不产生杂音；此杂音不仅是机械杂音，而且也包含了电器杂讯。另外，因为该马达没有机械接触部分，所以能够实现高带旋转型马达长寿命型马达之要求。能够说，无刷马达就是无杂音马达。 DC有刷马达看成控制用马达时，含有很优越特征。比如急剧地加速性、大起动扭力、对电压改变之垂下特征、转输出扭力对输入电流之直线性等。这些特征是很关键条件，可说兼备了控制用马达所要求全部特征。 可是，这种优越马达之唯一最大缺点就是利用电刷、整流子之机械接触部分。但这却是DC有刷马达在功效上不可缺乏之元件，因为利用这些元件马达才得以正常转动。然而，因为马达在旋转中不停地反复滑动作用，所以整流子之磨损也相继加紧。所以，金属粉末和黑铅便会飞散，显著地缩短了马达寿命；若磨损恶化话，在整流子间，就会产生异常电弧，而且会引发跳火现象。所以，很显著，无电刷马达寿命较长。 总而言之，DC有刷马达在结构上，总难免会在旋转中产生火花，所以会给周围元件带来很大影响。尤其是在易燃性气体中使用时，防爆对策则成为很能够大问题。根椐上述之理由，将DC马达无刷化实且有很大之意义。依据DC马达之无刷化，可实现DC无刷马达之免维修特色。也就是说，不需维修且寿命长马达。 1.2直流无刷电机组成及工作原理 无刷直流电机是由电动机本体、位置传感器和功率变换器三部分组成。图1-1为一台经典三相桥式永磁无刷直流电机原理图。图中Ql－Q6为电力电子开关器件，常见IGBT, MOSFET和GTR。电机本体由定子和转子两部分组成，磁钢贴在转子上和转子同轴旋转;电枢绕组装在定子上，能够是类似交流电机重合绕组，也能够是含极靴非重合绕组。三相电压、电流及反电势正方向图所表示，口为定、转子磁势夹角电角度。依据位置传感器检测转子位置，永磁体N-S交替交换，使位置传感器产生相位差1200U、V、W方波，结合正/反转信号产生有效6状态编码信号101、100、110、010、011、001，经过逻辑组件处理产生T1T4导通、T1T6导通、T3T6导通、T3T2导通、T5T2导通、T5T4导通，也就是说将直流母线电压依次加在AB-、AC-、BC-、BA-、CA-、CB-上，这么转子每转过一对N-S极，T1T6功率管即按固定组合成6种状态依次导通。每种状态下，仅有两相绕组通电，依次改变一个状态，定子绕组产生磁场轴线在空间转动600电角度，转子跟随定子磁场转动相当于600电角度空间位置，转子在新位置上，使位置传感器U、V、W按约定产生一组新编码，新编码又改变了功率管导通组合，使定子绕组产生磁场轴再前进600电角度，如此循环，无刷直流电动机将产生连续转矩，拖动负载作连续旋转。 图1－1无刷直流电机工作原理图 无刷直流电机电子换向线路是用来控制电机定子上上各相绕组通电次序和时间，关键由功率开关单元和位置传感器信号处理单元两个部分组成。 1.3无刷直流电机位置检测方法 无刷直流电机运行是经过逆变器功率器件随转子不一样位置对应改变其不一样触发状态来实现。所以正确检测转子位置并依据转子位置按时切换功率器件触发组合状态是控制无刷直流电机关键。转子位置检测装置最直接、有效是利用位置传感器得到不一样位置信号经门电路、模拟开关或专用芯片可得到不一样触发逻辑信号，实现触发状态自动切换。本设计系统中位置传感器采取HALL传感器实现。 1.4无刷直流电动机控制系统中PWM调速 脉宽调制即PWM Pulse Width Modulation控制就是对脉冲宽度进行调制技术，即经过对一系列脉冲宽度进行调制，来等效地取得所需波形。PWM驱动是利用大功率管开关特征，按固定频率来接通和断开，并依据需要改变一个周期内“接通”和“断开“时间长短，经过改变无刷直流电动机定子绕组上电压脉冲占空比来改变平均电压大小，从而控制电动机转速。 第2章 设计需求及设计可行性分析 2.1 设计要求 题目 数字超声波发生器设计 设计内容介绍 无刷电机广泛应用于多种领域，如医疗仪器、分析仪器、材料处理、过程控制、机床工业、纺织工业、轻工机械、电动自行车等。本设计关键采取嵌入式单片机ATMEGA48写入控制程序，从而形成一个高性能直流无刷电机控制器SZPT33035。其不仅能实现MC33035直流电机控制芯片全部功效，而且含有接口灵活，功效完善，成本低廉、全数字控制等优点，用户能依据不一样应用场所进行灵活配置。 关键任务 （1） 正确设计原理图 （2） 采购元器件 （3） 焊接元器件 （4） 调通硬件 （5） 设计软件，电机正常运转 验收