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1、1.概述无刷直流电动机是在石制直流电动机的基础上发展起来的，这渊源关系从其名称中就可以看出来.有利直流电动机从19世纪40年头出现以来，以其优良的转矩限制特性，在相当长的一段时间内始终在运动限制领域占据主导地位,但是，有机械接触电刷-换向器始终是电流电机的一个致命弱点，它降低了系统的牢旅性，限制了其在许多场合中的运用.为了取代行时出流电动机的机械换向装置.人们进行了长期的探究,早在1917年.BOlgior就提出了用整流管代国有刷巨流电动机的机械电刷，从而诞生了无刷直流电机的基本思想.无刷直流电动机的发展在很大程度上取决于电力电子技术的进步，在无利直流电动机发展的早期，由于当时大功率开关零件仅
2、处于初级发展阶段，牢靠性差，价格昂货，加上永毡材料和骤动限制技术水平的制约，使得无利R流电动机自独创以后的一个相当长的时间内，性能都不志向,只能停留在试验室阶段.无法推广运用.后来随着人们对无刷直流电动机特性了解的H益深化,无制宜流电动机的理论也渐渐得到了完善.1986年，H.R.Bolton对无刷直流电动机作了全面系统的总结，指出了无刷直流电动机的探讨领域，成为无刷直通HI动机的经典文献，标记若无刷直流电动机在理论上走向成熟.我国对无刷宜流电动机的探讨起步较晚。1987年，在北京举办的联邦伤国金属加工设备展览会上，SIEYENSHIBOSell两公司展出了永描自同步伺服系统和骤动器，引起了国
3、内有关学者的广泛留意,自此国内掀起研制开发和技术引进的热潮.经过多年的努力.目前.国内已有无利直流电动机的系列产品，形成了肯定的生产规模.2.设计任务和要求2.1 任务和要求设计任务电机参数 额定功率PN(KW): 辍定电压UN(V):310 额定转速nN(RPM):3000 转子磁极时效:5提尔传绯器：32.1.2设计要求栉态指标:(I)电源电路:输入是220V沟通电，由于额定电压是310V,所以采纳桥式源波电路,图：电源电路(2)限制电路：限制电路采纳Mc89c51做主控.胞片机检测筱尔元件的回馈信号，时应给出换佶任号,也同时测出电机转速，输出换信任号通过：极管构成的与门，与单片机输出的P
4、Wm信号用加，使得程序上更加的单操作。此外主控上配备了怆出按钮,和外部过电流检刈外部中断抬入.舱出6个换相端子与前面的ir2103mos管驱动电路相接.图：限制电路3.2.3 检测电路设计（I）雷尔检测电路位置传感器是无刷直流电动机系统的组成部分之一，有刷也是区分于直流电动机的主要标记。当役尔传感器用作无用H流电机转子位置信息检测装置时，将其安放在电机定子的适当位置霍尔潺件的输出与限制部分相连。当无刷宜流电机的永磁转子经过程尔戏件旁边时，水越传子的磁场令霍尔器件输出一个电压信号，该信号被送到限制部分，由限制部分发出信号使褥定子绕组供电电路导通，给相应的定子绕组供电，从而产生和转子磴场极性相同的
5、磁场，推斥转子接药转动。当话子到下一位置时，前一位置的雷尔器件停止工作，下一位M的霍尔零件给出电东信号.限制部分使得对应定于绕组通电.产生推斥场使转子接着轴动.图：霍尔传感器电路3.2.4 爱护电路设计电动机启动和堵转时会产生一个很大的峰值电流,当电流超过功率管的最大流过电流时，会将功率管烧坏或者击穿，所以电跖设计中必需加限流爱护电跖,系统双流爱护电跖设计如上图所示，电路由一采样电阻和比较器1.M393Jfl成。当电机启动时.启动电流增大.在采样电阳RI上的压降增大,当压降等于给定电的Uo时,比较器1.M393输出低电平使IGBT开关管被关断，果样电阻Rl上的电流快速减小，Rl上的压降也减小：
6、当电压降到小于给定电压Uo时，比较器输出高电平，使IGBT开关管复原正常的通断依次。如此下去,电流被限制在UoJRl上下.达到限流的目的，4.系统设计4.1 换向逻辑设计二二通电方式所谓二二通电方式是指每一瞬间有两个功率管导通,每隔1/6冏期（60电角度）换和一次,的次换相一个功率管存通120电角度各功率管的导通依次是VF1VF2,VF2VF33F3VF4,VF4YF5、VF5VF6,VF6VP1当功率管VFl和VH2导通时，电流从YFl管流入A相战组，再从C相绕组流出,经YF2回到电源。假如认定流入绕姐的电流所产生的转矩为止，那么从统组流出所产生的转矩则为负，它们合成的转矩如图3a所示，其大
7、小为、QTa,方向在Ta和一TC的角平分跷上。当电机转过60后，由VFlVF2通电换成YF2VF3通电，这时，电流从VF3流入B相绕组再从C相绕组流出,经VF2回到电源.此时合成的转矩如图3b所示.其大小同样为后Ta。但合成转矩TbC的方向转过了60”电角度。而后旬换一次导通状态，合成转矩矢量方向就随着转过60。电角度,但大小始终保持石Ta不变.图3c示出了全部合成转矩的方向.aVFI、VF2导池时合成转矩bF2、VF3导通时合成转矩C二二导通时合成转矩矢fit图图：联结绕组二：通电时的合成转矩矢量图IOTa*八WWWAV.O-一图：全控桥谕出波形图图:传感渊黜出波形啦尔伯号导通管HaHbHc
8、Pl.5Pl.4PI.3PI.2PI.IPI.01O1V2Vl1OOOO11OOV6VlOIOOO1IIOV5V6O1OIO0OIOV4V5OOIIO0OIIV3V4OOI010OO1V2V31OOO10正转限方真值表很尔信号导通管IiaIlbHcP1.5Pl.4P1.3Pl.2Pl.1Pl.0I01V5V4001100100V4V3001010110V3V2I000100I0V2VlI0000I011VlV601000100IV6V50I0100反转限制其战表4.2 速度采集对电机转速进行精密的网控，首先必需对它的转速进行精准测几，招：路修尔里号合并成路信号接电片机的外部中断，该中断为下降沿
9、触发方式，在中段中依测转子旋转一周的所纪要的时间由此可以算出转速值.无刷电机转速测量计算公式：n=6（V7TNZ-转子旋转一周传那器输出的脉冲个数。T-单片机计数器技术周期。R一一位置传感器输H；个周期单片机定时/计数器产生技术脉冲个数4.3 速度环限制程序直渔无利电机的调速系统采纳PHM波词速I.PBX波的产生,单片机要实现pmn波的产生用了定时器,用定时器产生中断的方式产生PUm波,选用8位自动曲装系统，8位定时器可定时lus256US（12M晶振），PWN的开关频率可达到4KHZ,定时器Tl中断的PWM波流程图如卜图：速度闭环限制流程图如下：(Pl调整器算法)限制算法采纳的是积分分别的P
10、l算法,设定转速被控出的最大允许偏差为当转速偏差e小于时，采纳Pl算法，而当。大于等于时，则不再进行枳分运匏，即把积分分别Hl去，这样就显著降低了被控状的超调讨和过度时间，使调整器的性能得到诙善，其中Tl表示转速给定转速脓冲，IT为转速反馈脓冲,Ui为电流给定电压.PI谢整擀的冰冲传递函数为D(Z)=KpKils=Kp+Ki*T)/2(Z+1)(Z-1)Kp比例常数Ki积分系数T-采样周期5.系统软件5.1软件流程(I)主程序流程图:结束停机(2)键盘流程图:起先(3)换向流程图:6.总结本设计所述的直流电机闭环调速系统是以低价位的AT89C51单片机为核心的，而通过单片机来实现电机调整又有多
11、种途径，相对于其他用硬件或者埋件与软件相结合的方法实现对电机进行调整,采纳PWM软件方法来实现的调速过程具有更大的敬徒性和更低的成本.它能够充分发挥单片机的效能，对于简易速度限制系统的实现供应了一种有效的途径。总的来说，B1.DC电机和有刷直流电机及客应电机相比是具有优势的。它们具有更好的转速与转矩特性，较高的动态响应和效率,较长的运用寿命,无噪音运转,较高的转速范围.以及牢推而坚实的构造等等。同时，由于输出粕矩与电机体枳之比更而，使之在须要看垂考虑空间与理气因素的应用中,大有用武之地.有/这些优势,B1.DC在汽车.家用电渊,航空航天，消费医疗，仪器和自动化行业获知广泛应用.7.参考文献1.李宁,白晶.电力拖动叮运动限制系统.北京高等教化出版社.20091.熨长亮.无刷直流电机限制系统.北京.科技出版社，20092,张琛.直流无刷电机原理及应刖.机械工业出版社.19963.张文均.单片机应用技术.机械工业出版社.2008-1.吴守潼，喊英杰.电气传动的脉宽网制限制技术.机械工业出版.19955 .胡文雅,永极无刷直流电动机的发展及展望.微特电机S.2002.35(D：34386 .蔡8成.无刷宜流电机中的霍尔位置传感潺.微特电机.1999.27(5)：2325
