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本科生毕业论文(设计)
原创优秀论文
题目:基于无刷直流电机的PWM调速系统研究__
学习中心: 南通电大奥鹏学习中心
层次: 专科起点本科
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学号:
学生:
指导教师:
完成日期: 2010年 10月日
内容摘要
伴随着半导体工业的发展,使用电子换向的直流无刷电机应运而生。随着微处理机速度亦越来越快,人们可以将控制电机必需的功能做在芯片中,而且体积越来越小。直流无刷电机即是以电子方式控制交流电换相,得到类似直流电机特性又没有直流电机机构上缺失的一种应用。该文介绍直流无刷电机的结构及控制原理,并以C8051F020为例介绍了C8051F单片机在无刷直流电机转速控制中的应用、实现方法、硬件结构及软件结构等。
关键词:电机;单片机;双闭环;控制系统
目录
内容摘要…………………………………………………………………………… I
1 引言………………………………………………………………………………1
无刷电机的发展现状………………………………………………………1
无刷电机的应用领域………………………………………………………1
2 无刷直流电机的结构……………………………………………………… 2
无刷直流电动机的发展过程………………………………………………2
无刷直流电动机结构………………………………………………………3
3 无刷直流电机的运行原理和PWM调速系统控制特性………………… 5
无刷直流电动机的运行原理………………………………………………5
PWM调速系统控制原理及特性…………………………………………… 6
PWM调速系统的分类及优点……………………………………………… 9
电机转速的数字PID算法思想…………………………………………… 10
4 系统硬件设计………………………………………………………………… 12
80C51单片机硬件结构…………………………………………………… 12
PWM 信号发生电路……………………………………………………… 13
单片微机闭环速度控制电路…………………………………………… 14
直流电机驱动系统电路………………………………………………… 15
5 结论……………………………………………………………………………16
参考文献……………………………………………………………………………17
附录……………………………………………………………………………… 18
附录A C8051F020引脚功能图…………………………………………………… 18
附录B C8051F020的内部结构………………………………………………………18
1 引言
无刷电机的发展现状
    直流电动机以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用,但普通的直流电动机由于需要机械换相和电刷,可靠性差,需要经常维护;换相时产生电磁干扰,噪声大,影响了直流电动机在控制系统中的进一步应用。为了克服机械换相带来的缺点,以电子换相取代机械换相的无刷电机应运而生。20多年以来,随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展,无刷电动机得到了长足的发展。
无刷电机的应用领域
无刷直流电动机不仅保持了传统直流电动机良好的动、静态调速特性,且结构简单、运行可靠、易于控制。其应用从最初的军事工业,向航空航天、医疗、信息、家电以及工业自动化领域迅速发展。
2 无刷直流电机结构
提到直流无刷电机,那么就不得不提直流有刷电机。这里的“刷”实际上就是指“碳刷”,最早的直流电机都是带有“碳刷”的。碳刷是直流有刷电机中的关键性部件,主要起到电流的换向作用。然而其缺点也是较为突出:碳刷及整流子在电机转动时会产生火花、碳粉,因此除了会造成组件损坏之外,使用场合也受到限制。而且碳刷存在磨耗问题,需要定期的更新碳刷,维护不方便。
无刷直流电动机的发展过程
无刷直流电动是一种典型的机电一体化产品,它是由电动机本体,位置检测器,逆变器和控制器组成的自同步电动机系统或自控式变频同步电动机。
在国外,电机大致沿着 AC交流异步电机—→直流无刷电机—→步进电机—→伺服电机这样的演变流程在发展。因此对于各种电机的特性,国外的工程师往往比较了解,电机的采用主要根据最适合现场的标准来选择。我国的工业自动化,在改革开放后飞速发展起来。在90年代,伺服电机就已经被引入国内,广大的工控人士得以直接接触到了电机的最高端类型伺服电机。而在改革开发之前,我国工控业界马达使用类型