无刷直流电机控制系统设计开题报告.docx

中国矿业大学信息与电气工程学院毕业设计 （论文）开题报告学生姓名： 赵正雄学 号：04091908设计（论文）名称：无刷直流电机控制系统设计毕业设计起止时刻：2013年2月25日〜6月21日（共17 周）报告日期： 2013年3月26日填写要求1、 开题报告作为毕业设计（论文）工作领导小组审查学生可否承担 该毕业设计（论文）课题、是不是按时完成工作进度和可否具有答辩资格 的依据材料之一，并同意学校检查2、 本报告应在毕业设计（论文）指导教师指导下，由学生本人独立 撰写，并于第九学期前三周内完成3、 学生须在小组内进行报告，并进行讨论4、 本报告内容必需按统一设计的电子文档标准格式打印，经指导教 师签署意见及系部审查后生效5、 学生查阅资料的参考文献应很多于 8篇（不包括词典、手册）6、 有关年月日等日期的填写，应依照国标GB/T7408-94《数据元和互换格式、信息互换、日期和时刻表示法》规定，一概用阿拉伯数字书写如“2012 年 3 月 26 日”或“2012-3-26”）1、本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势：研究意义：直流有刷电动机采用电刷以机械方法进行换向，因此带来了噪声、火花、 无线电干扰、寿命短等弱点，限制了此类电机的应用范围。

直流无刷电动机具 有交流电动机结构简单、运行可靠、维护方便等一系列特点，又具备直流电动机的运行 效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多优点无刷电机的这些特点使其在 计算机外围设备、办公自动化设备、家电、汽车、医疗设备等领域有广阔的应 用前景和研究价值新型功率器件如MOSFET、IGBT、IPM等的迅速发展，更 为直流无刷电动机的控制奠定了坚实基础卩］无刷电机的驱动电流有两种，一种是梯形波（一般是“方波”，另一种是 正弦波有时候把前一种叫直流无刷电机，后一种叫交流伺服电机，确切地讲 是交流伺服电动机的一种优点如下：最大特点：没有换向器（俗称整流子）和电刷组成的机械接触结构因此 无刷直流电机：①没有换向火花；②寿命长；③运行可靠；④维护简便；⑤转 速不受机械换向的限制［2］卩］国内外现状、水平、发展趋势：现阶段国内外主流的控制方法为：1. 霍尔传感器感应采用三个霍尔器件（圆周空间配置有两个方案：相互间隔60°或相互间隔 120°）,转子每旋转60°（120°）电度角，就有一个霍尔器件改变其状态，逆 变器内与之相对应的某一相的开关状态也将更新变化一次，这样开关状态变化 六次（或称六步）就完成一个电气周转，霍尔器件输出响应的“ 0”和“ 1”两 种状态的方波，从而判断转子绕组的位置。

2. 无转子位置传感器① 反电动势过零点法② 反电动势3次谐波检测法③ 续流二极管导通检测方法④ 固定电压的检测方法⑤ 预测反电动势过零点的方法[3][4]在我国，无刷直流电机的发展时间较短,但随着技术的日益成熟与完善也得 到了迅猛的发展我国直流无刷电机的研制工作始于二十世纪70年代初期，主 要集中在一些科研院所和高等院校限于我国元器件水平及相关理论与实践相 结合的程度还比较低，尤其是制造工艺和加工设备距离国际水准差距较大，所以 目前我国无刷电机综合水平仍低于国际水平,有待进一步的研究和开发.当今，世界对无刷直流电机的研究热点主要集中在以下三个方面：①从电机 设计和控制策略等方面出发，研究无刷直流电机转矩波动抑制方法，提高其伺服 精度，扩大其应用范围；②设计可靠、小巧、通用性强的集成化无刷直流电机控 制器；③研究无位置传感器控制技术以提高系统的可靠性,并进一步缩小电机控 制系统的尺寸与重量2、本课题的研究内容及方案：整体方案：（1） 分析比较各类电机使用情况、优缺点，分析并设计总体方案；（2） 设计控制器中的硬件电路，包括各类短路限流保护，并根据设计要求, 采用再生制动实现了电机制动控制［5］；（3） 设计基于89C51的PID控制器，编写相应程序，用Proteus或Matlab进 行模拟仿真；（4） 以电动自行车控制器为例，比较“博世” “高标”“晶汇”三家控制 器优缺点做出相应Benchmark。

1.仿真部分：通过对电机驱动控制系统发展及现状的分析，以无刷直流电机为控制对象, 提出一种以AT89C51单片机为核心完成控制无刷直流电机的启停、速度和方向, 完成相应仿真指标在系统中,采用了 PWM技术对电机进行控制，通过对占空比 的计算达到精确调速的目的AT89C5是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片 内含4IK bytes的可反复擦写的只读程序存储器,PEROM）和128 bytes的随机存取 数据存储器,RAM）,期间采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼 容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器9（CPU）和Flash存储单元, 功能强大AT89C51单片机可灵活应用于各种控制领域回3、毕业设计（论文）工作计划及进度安排:资料收集，选择焊接材料，撰写开题报告编写程序，完成模拟仿真、实物焊接初稿修改定稿，准备答辩参考文献：[1] 许宇翔•基于DSP的直流无刷电机控制器的研究J] •福建电脑，2010第 5期[2] 刘刚，王志强，房建成•永磁无刷直流电机控制技术与应用[M].机械 工业出版社，2008[3] 叶金虎•现代无刷直流永磁电动机的原理和设计[M].科学出版社，2007[4] Peter B. Schmidt Michael L . Gasperi Glen Ray . Initial Rotor Angle Detection Of Non-Salient Pole Permanent Magnet Synchronous Machine [C] . IEEE Industry Applications Society Annual Meeting New Orleans, Louisiana, October 5-9,1997⑸贡俊，陆国林•无刷直流电机在工业中的应用前景和发展 J]•微特电机， 2000（5）:14-17.⑹胡汉才•单片机原理及其接口技术[M] •清华大学出版社，2010-05[7] 詹瑜坤•直流无刷电机原理及其数字化控制发展方向[M] •中国科技信息， 2012年第22期[8] 王洋，朱文•基于XC866的无刷直流电机驱动器•重庆理工大学学报（自。