文档介绍：毕业设计论文
论文题目: 直流无刷电机
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指导教师:
日期: 2010-6-1
Abstract
Brushless  DC  Motor 
摘要
无刷直流电机是最近发展起来的结合了多学科技术的一种新型电机,结合机电一体化,具有高速度、高效率、高动态响应、高热容量和高可靠性、免维护等优点,同时还具有低噪声和长寿命等特点。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。
目前无刷电机已广泛应用于各种领域,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。
无刷直流电机的控制要比普通有刷电机的控制要复杂得多。目前直流电机的控制方法主要有两种,一种是采用专用得直流电机控制芯片,如Motorola公司的MC33035;另一种控制方法各个厂家根据自己的需求采用单片机或DSP进行开发设计。
本设计主要采用嵌入式单片机ATMEGA48写入控制程序,从而形成一种高性能直流无刷电机控制器。其不但能实现MC33035直流电机控制芯片的全部功能,而且具有接口灵活,功能完善,成本低廉、全数字控制等优点,用户能根据不同应用场合进行灵活配置。
关键词:无刷直流电机、HALL、PWM
目录
Abstract 2
摘要 2
第1章直流无刷电机工作原理 4
4
6
6
第2章设计需求及设计的可行性分析 7
设计要求 7
8
第3章硬件设计 10
无刷直流电机驱动器的总体结构设计 10
原理图设计 10
12
13
输入输出控制部分电路设计 13
第四章系统软件设计 14
无刷直流电机工作真值表 14
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
DC无刷马达的无接点化,虽然带来了各种的优点,但是最大的特征是因无电刷化,故不产生杂音;此杂音不仅是机械的杂音,而且也包括了电器的杂讯。另外,因为该马达没有机械的接触部分,所以能够实现高带旋转型马达的长寿命型马达之要求。可以说,无刷马达就是无杂音马达。
DC有刷马达当作控制用马达时,具有非常优越的特性。例如:急剧地加速性、大的起动扭力、对电压变化之垂下特性、转输出扭力对输入电流之直线性等。这些特性是非常重要的条件,可说兼备了控制用马达所要求的所有特性。
可是,这种优越马达之唯一最大的缺点就是利用电刷、整流子之机械接触部分。但这却是DC有刷马达在功能上不可缺少之元件,因为利用这些元件马达才得以正常转动。然而,由于马达在旋转中不断地重复滑动作用,所以整流子之磨损也相继加快。因此,金属粉末和黑铅便会飞散,明显地缩短了马达的寿命;若磨损恶化的话,在整流子间,就会产生异常的电弧,而且会引起跳火现象。所以,很明显的,无电刷马达的寿命较长。
总之,DC有刷马达在结构上,总难免会在旋转中产生火花,因此会给周边元件带来很大的影响。尤其是在易燃性气体中使用时,防爆对策则成为很能够大的问题。根椐上述之理由,将DC马达无刷化实且有非常大之意义。根据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,不需维修且寿命长的马达。
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为一台典型的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,常用IGBT, MOSFET和GTR。电机本体由定子和转子两部分构成,磁钢贴在转子上与转子同轴旋转;电枢绕组装在定子上,可以是类似交流电机的重叠绕组,也可以是含极靴的非重叠绕组。三相电压、电流及反电势正方向如图所示,口为定、转子磁势夹角的电角度。根据位置传感器检测的转子位置,永磁体N-S交替交换,使位置传感器产生相位差1200的U、V、W方波,结合正/反转信号产生有效的6状态编码信号:101、100、110、010、011、001,通过逻辑组件处理产生T1—T4导通、T1—T6导通、T3—T6导通、T3—T2导通、T5—T2导通、T5—T4导通,也就是说将直流母线电压依次加在A+B-、A+C-、B+C-、B+A-、C+A-、