用单片机控制直流电机毕业设计
贵州师范大学职业技术院
毕业设计
题目
班级 13级电气班
姓名方远
指导教师周仕友陈智
用单片机控制直流电机
摘要
本设计以AT89C51单片机为核心,以4*4矩阵键盘做为输入达到控制直流电机的启停、速度和方向,完成了基本要求和发挥部分的要求。在设计中,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。
一、设计方案比较与分析:
1、电机调速控制模块:
方案一:采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压,从而达到调速的目的。但是电阻网络只能实现有级调速,而数字电阻的元器件价格比较昂贵。更主要的问题在于一般电动机的电阻很小,但电流很大;分压不仅会降低效率,而且实现很困难。
方案二:采用继电器对电动机的开或关进行控制,通过开关的切换对小车的速度进行调整。这个方案的优点是电路较为简单,缺点是继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高。
方案三:采用由达林顿管组成的H型PWM电路。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态,精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下,效率非常高;H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制;电子开关的速度很快,稳定性也极佳,是一种广泛采用的PWM调速技术。
兼于方案三调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大,因此本设计采用方案三。
2、PWM调速工作方式:
方案一:双极性工作制。双极性工作制是在一个脉冲周期内,单片机两控制口各输出一个控制信号,两信号高低电平相反,两信号的高电平时差决定电动机的转向和转速。
方案二:单极性工作制。单极性工作制是单片机控制口一端置低电平,另一端输出PWM信号,两口的输出切换和对PWM的占空比调节决定电动机的转向和转速。
由于单极性工作制电压波开中的交流成分比双极性工作制的小,其电流的最大波动也比双极性工作制的小,所以我们采用了单极性工作制。
3、PWM调脉宽方式:
调脉宽的方式有三种:定频调宽、定宽调频和调宽调频。我们采用了定频调宽方式,因为采用这种方式,电动机在运转时比较稳定;并且在采用单片机产生PWM脉冲的软件实现上比较方便。
4、PWM软件实现方式:
方案一:采用定时器做为脉宽控制的定时方式,这一方式产生的脉冲宽度极其精确,误差只在几个us。
方案二:采用软件延时方式,这一方式在精度上不及方案一,特别是在引入中断后,将有一定的误差。但是基于不占用定时器资源,且对于直流电
机,采用软件延时所产生的定时误差在允许范围,故采用方案二。
二、 系统分析与设计:
总体设计方案的硬件部分
详细框图如图一所示。 键盘向单片机输入相应控制指令,由单片机通过P2.0与P2.1其中一口输出与转速相应
的PWM 脉冲,另一口输出低电
平,经过信号放大、光耦传递,驱动H 型桥式电动机控制电路,实现电动机转向与转速的控制。电动机的运转状态通过LED 显示出来。电动机所处速度级以速度档级数显示。正转时数字向右移动,反转时数字向左移动。移动速度分7档,快慢与电动机所处速度级快慢一一对应。每次电动机启动后开始计时,停止时LED 显示出本次运转所用时间,时间精确到0.1s 。
1、系统的硬件电路设计与分析
电动机PWM 驱动模块的电路设计与实现具体电路见下图二。本电路采用的是基于PWM 原理的H 型桥式驱动电路。
图二
PWM 电路由四个大功率晶体管组成H 型桥式电路构成,四部分晶体管以对角组合分为两组:根据两个输入端的高低电平决定晶体管的导通和截止。4个二极管在电路中起防止晶体管产生反向电压的保护作用。4个电感在电路中是起防止电动机两端的电流和晶体管上的电流过大的保护作用。
在实验中的控制系统电压统一为5v 电源,因此若达林顿管基极由控制系统直接控制,则控制电压最高为5V ,再加上三极管本身压降,加到电动机两端的电压就只有4V 左右,严重减弱了电动机的驱动力。基于上述考虑,我们运用了4N25光耦集成块,将控制部分与电动机的驱动部分隔离开来。输入端各通过一个三极管增大光耦的驱动电流;电动机驱动部分通过外接12V 电源驱动。这样不仅增加了各系统模块之间的隔离度,也使驱动电流得到了大大的增强。
在电动机驱动信号方面,我们采用了占空比可调的周期矩形信号控制。脉冲频率对电动机转速有影响,脉冲频率高连续性好,但带带负载能力差脉冲频率低则反之。经实验发现,脉冲频率在40Hz 以上,电动机转动平稳,但加负载后,速度下降明显,低速时甚至会停转;脉冲频率在10Hz 以下,电动机转动有明显跳动现象。实验证明,脉冲频率在15Hz-30Hz 时效果最佳。而具体采用的频率可根据个别电动机性能在此范围内调节。通过N1输入信号,N2输入低电平与N1输入低电平,N2输入信号分别实现电动机的正转与反转功能。通过对信号占空比的调整来对车速进行调节。速度分7档控制,从高电平(第6档)到低电平(第0档)中间占空比以20%逐极递减。速度微调方面,可以通过对占空比以1%的跨度逐增或逐减分别实现对速度的逐加或逐减。
2、系统的软件设计
本系统编程部分工作采用KELI-C51语言完成,采用模块化的设计方法,与各子程序做为实现各部分功能和过程的入口,完成键盘输入、按键识别和功能、PWM 脉宽控制和LED 显示等部分的设计。
系统主函数流程如图三:
①PWM脉宽控制:本设计中采用软件延时方式对脉冲宽度进行控制,延时程
序函数如下:
void delay(unsigned char dlylevel){
int i=50*dlylevel;
while(--i);}
此函数为带参数DLYLEVEL,约产生DLYLEVEL*400us的延时,因此一个脉冲
周期可以由高电平持续时间系数hlt和低电平持续时间系数llt组成,本设计中
采用的脉冲频率为25Hz,可得hlt+llt=100,占空比为hlt/(hlt+llt),因此要
实现定频调宽的调速方式,只需通过程序改变全局变量hlt,llt的值,该子程
序流程图如图四。
②键盘中断处理子程序:采用中断方
响应该中断处理程序,完成延时去抖动、
键码识别、按键功能执行。
调速档、持续加/减速:调速档通过
(0-6)共七档固定占空比,即相应档位相
应改变hlt,llt的值,以实现调速档位的
实现。而要实现按住加/减速键不放时恒加
或恒减速直到放开停止,就需在判断是否
松开该按键时,每进行一次增加/减少1%
占空比(即hlt++/--;llt--/++),其程序
流程图如图五。
③显示子程序:利用数组方式定义显示缓存区,缓存区有8位,分别存放各
个LED管要显示的值。显示子程序为一带参子程序,参数为显示缓存的数组名,
通过for(i=0;i<8;i++)方式对每位加上位选码,送到P0口并进行一两毫秒延时。
该显示子程序只对各个LED管分别点亮一次,因此在运行过程中,每秒执行
的次数不应低于每秒24次。
④定时中断处理程序:采用定时方式1,因为单片机使用12M晶振,可产生
最高约为65.5ms的延时。对定时器置初值3CB0H可定时50ms,即系统时钟精度
可达0.05s。当50ms定时时间到,定时器溢出则响应该定时中断处理程序,完
成对定时器的再次赋值,并对全局变量time加1,这样,通过变量time可计算
出系统的运行时间。
对于一个数的显示,先应转成BCD码,即取出每一个位,分别送入显示缓存
区,对于转BCD的算法,应对一个数循环除10取模,直至为0,程序如下:
do{dispbuff[bcd_p]=bechange%10; //dispbuff为显示缓冲区数组
bcd_p++;}while(bechange/=10) //disp_p为数组指针
软件设计中的特点:
1、对于电机的启停,在PWM控制上使用渐变的脉宽调整,即开启后由停止匀
加速到默认速度,停止则由于当前速度逐渐降至零。这样有利于保护电机,如电机运用于小车上,在启动上采用此方式也可加大启动速度,防止打滑。
2、对于运行时间的计算、显示。配合传感器技术可用于计算距离,速度等重
要的运行数据。
3、键盘处理上采用中断方式,不必使程序对键盘反复扫描,提高了程序的效
率。
三、测试结果与分析:
结束语
本设计在硬件上采用了基于PWM技术的H型桥式驱动电路,解决了电机马驱动的效率问题,在软件上也采用较为合理的系统结构及算法,提高了单片机的使用效率,且具有一定的防飞能力。但该设计也有不足之处,主要是在关于速度的反馈上,无法提供较为直观的速度表示方式,因此,有必要引入传感器技术对速度进行反馈,以rpm或rps表达当前的转速进行显示。
pic单片机控制直流电机
实用标准文案 目录 1 总体设计框 架 (3) 2 硬件电路设 计 (4) 2.1 芯片介 绍 (4) 2.2 驱动电 路 (9) 2.3 按键控制电 路 (10) 3 程序编写 ................................................. 10 3.1 工作原 理 (10) 21程序书写过程 3.2 ...................................................... 参考资 料 (16) 精彩文档. 实用标准文案 直流电机驱动 Abstract 摘要:本文主要内容是利用PIC18F452单片机来控制直流电机,通过L293NE来驱动电机,通过按键来使其正转,反转。Keywords 关键词:直流电机,PWM,L293NE 精彩文档. 实用标准文案
总体设计框架1硬件电路利用驱动芯片L293D来驱动直流电机,按键则是单独引出。如图1所示。软件则是C语言编程。 PI驱C直动1流8电电F路机452 图1硬件设计框精彩文档. 实用标准文案 2硬件电路设计 2.1 芯片介绍 首先,总体说明硬件电路设计,如图2 原理图,图3 PCB图以及图4板子的图所示。三个输入信号,如图分别为RD4,RD5,RD6连上光耦的2脚,然后通过光耦的4脚引入L293D的使能引脚(12EN)以及输入引脚(1A,2A),然后L293D的输出引脚(1Y,2Y)通过H-桥型控制电路与直流电机连接。 图2 直流电机控制部分原理图 精彩文档. 实用标准文案 PCB图图3直流电机控制部分 成品板图4 其中红线圈表示直流电机控制部分。下面详细介绍各个芯片。PIC18F452
毕业设计基于单片机的直流电机调速系统设计
河南科技大学 2009 届本科毕业论文 论文题目:基于单片机的直流电机调速系统设计 学生姓名: 所在院系:信息工程学院 所学专业:计算机科学与技术 导师姓名: 完成时间:2009-05-22
摘要 本文主要研究了利用MCS-51系列单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。文章中采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统,并且对PWM信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节,从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。此外,本文中还采用了芯片IR2110作为直流电机正转调速功率放大电路的驱动模块,并且把它与延时电路相结合完成了在主电路中对直流电机的控制。另外,本系统中使用了测速发电机对直流电机的转速进行测量,经过滤波电路后,将测量值送到A/D 转换器,并且最终作为反馈值输入到单片机进行PI运算,从而实现了对直流电机速度的控制。在软件方面,文章中详细介绍了PI运算程序,初始化程序等的编写思路和具体的程序实现。 关键词:PWM信号,测速发电机,PI运算 1
The Design of Direct Current Motor speed Regulation System Based On SCM Chenli School of Information and Engineering Abstract This article mainly introduces the method to generate the PWM signal by using MCS-51 single-chip computer to control the speed of a D.C. motor. It also clarifies the principles of PWM and the way to adjust the duty cycle of PWM signal. In addition, IR2110 has been used as an actuating device of the power amplifier circuit which controls the speed of rotation o f D.C. motor. What’s more, tachogenerator is used in this system to measure the speed of D.C. motor. The result of the measurement is sent to A/D converter after passing the filtering circuit, and finally the feedback single is stored in the single-chip computer and participates in a PI calculation. As for the software, this article introduces in detail the idea of the programming and how to make it. Key words:PWM signal,tachogenerator,PI calculation 2
基于单片机的直流电机控制器的设计
目录 摘要............................................................................................................................................................... I I ABSTRACT ................................................................................................................................................. III 1系统论述 (5) 1.1设计思路 (5) 1.2基本原理 (5) 1.3总体设计框图 (5) 2直流电机单元电路设计与分析 (6) 2.1直流电机驱动模块 (6) 2.2直流电机的中断键盘控制模块 (11) 2.31602LCD液晶显示模块 (13) 3直流电机PWM控制系统的实现 (15) 3.1总电路图 (15) 3.2总电路功能介绍 (16) 3.3直流电机控制程序 (16) 4系统仿真 (23) 5结束语 (26) 参考文献资料 (27)
摘要 本文是对直流电机PWM调速器设计的研究,主要实现对电机的控制。本课程设计主要是实现PWM调速器的正转、反转、加速、减速、停止等操作。并实现电路的仿真。为实现系统的微机控制,在设计中,采用了AT89C51单片机作为整个控制系统的控制电路的核心部分,配以各种显示、驱动模块,实现对电动机转速参数的显示和测量;由命令输入模块、光电隔离模块及H型驱动模块组成。采用带中断的独立式键盘作为命令的输入,单片机在程序控制下,不断给光电隔离电路发送PWM 波形,H型驱动电路完成电机正反转控制.在设计中,采用PWM调速方式,通过改变PWM的占空比从而改变电动机的电枢电压,进而实现对电动机的调速。设计的整个控制系统,在硬件结构上采用了大量的集成电路模块,大大简化了硬件电路,提高了系统的稳定性和可靠性,使整个系统的性能得到提高。 关键词:AT89C51单片机;PWM调速;正反转控制;仿真。
无刷直流电动机毕业设计绪论
无刷直流电动机 一、简介: 一种用电子换向的小功率直流电动机。又称无换向器电动机、无整流子直流电动机。它是用半导体逆变器取代一般直流电动机中的机械换向器,构成没有换向器的直流电动机。这种电机结构简单,运行可靠,没有火花,电磁噪声低,广泛应用于现代生产设备、仪器仪表、计算机外围设备和高级家用电器。 同步电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法,同三相异步电动机十分相似。而转子上粘有已充磁的永磁体,为了检测电动机转子的极性,在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成,其功能是:接受电动机的启动、停止、制动信号,以控制电动机的启动、停止和制动;接受位置传感器信号和正反转信号,用来控制逆变桥各功率管的通断,产生连续转矩;接受速度指令和速度反馈信号,用来控制和调整转速;提供保护和显示等等。无刷电动 机结构如图1。 图1无刷直流电动机结构图 二、特点(优点及意义): 1、全面替代直流电机调速、全面替代变频器+变频电机调速、全面替代异步电机+减速机调速; 2、可以低速大功率运行,可以省去减速机直接驱动大的负载;3 3、具有传统直流电机的所有优点,同时又取消了碳刷、滑环结构; 4、转矩特性优异,中、低速转矩性能好,启动转矩大,启动电流小; 5、无级调速,调速范围广,过载能力强; 6、体积小、重量轻、出力大; 7、软启软停、制动特性好,可省去原有的机械制动或电磁制动装置; 8、效率高,电机本身没有励磁损耗和碳刷损耗,消除了多级减速耗,综合节电率可达20%~60%,仅节电一项一年可收回购置成本;
9、可靠性高,稳定性好,适应性强,维修与保养简单;10、耐颠簸震 动,噪音低,震动小,运转平滑,寿命长;11、没有无线电干扰,不产生火花,特别适合爆炸性场所,有防爆型;12、根据需要可选梯形波磁场电机和正旋波磁场电机。i 三、发展历程: 无刷电动机的诞生标志是1955年美国D.Harrison等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利。而电子换相的无刷直流电动机真正进入实用阶段,是在1978年的MAC经典无刷直流电动机及其驱动器的推出。之后,国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究,先后研制成方波无刷电机和正弦波直流无刷电机。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。无刷直流电动机已经不是专指具有电子换相的直流电机,而是泛指具有有刷直流电动机外部特性的电子换相电机。 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。1955年美国D.Harrison等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利,标志着现代无刷电动机的诞生。而电子换相的无刷直流电动机真正进入实用阶段,是在1978年的MAC经典无刷直流电动机及其驱动器的推出。之后,国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究,先后研制成方波无刷电机和正弦波直流无刷电机。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。无刷直流电动机已经不是专指具有电子换相的直流电机,而是泛指具有有刷直流电动机外部特性的电子换相电机。ii 四、国内外无刷电机的发展现状: 1、市场:我国无刷直流电机的研制开发起于70年代初期,主要是为我国自行研制的军事装备和宇航技术发展而配套。由于需要量少,只需由某些科研单位试制提供就能满足要求。经过20多年的发展,虽然在新产品开发方面缩短了与国际先进水平的差距,但由于无刷电机产品是总和了电机、微电子、控制、计算机等技术于一身的高技术产品,受到了我国基础工业落后的制约,因此无论在产量、品种、质量及应用上与国际先进水平差距甚大。目前,国内研制的单位虽然不少,但能有一定批量的单位却屈指可数。当今日本、德国、台湾是无刷电机主要生产国和地区,日本的年产量超过8000万台,其中约50%出口海外,德国年产量约3000万台,台湾主要生产较低档次无刷电机,年产量超过1000万台。iii 2、技术:几乎所有的无刷电动机产品都是为特定用途设计制造的。试图生产一种通用系列无刷电动机来适应千变万化的市场需求,是不可能的。各公司设计制造各种特殊结构、特定用途的无刷直流电动机,在设计、结构和工艺新技术方面不断的革新,以适应不同整机市场的需求。例如: ①永磁材料技术:适应不同性能参数永磁材料,瓦型、环型表面粘接结构和
基于单片机对直流电机的控制
基于单片机对直流电机的控制 第十五组 姓名:吴代露20131325010 张鹏飞20131325012 金静丽20131325014 周敏20131325015 胡会华20131325017 顾蓉20131325018 专业:2013级信息工程(系统工程方向) 指导老师:周旺平 2014.12.22
基于单片机对直流电机的控制 内容摘要 电动机作为最主要的动力源,在生产和生活中占有重要地位。电动机的调速控制过去多用模拟法,随着计算机的产生和发展以及新型电力电子功率器件的不断涌现,电动机的控制也发生了深刻的变化。 关键字:电动机飞思卡尔 PWM控制 一、引言 (一)直流电机的定义 直流电机(direct current machine):是指能将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机,将电能转换为机械能;作发电机运行时是直流发电机,将机械能转换为电能。 (二)直流电机的基本结构 由直流电动机和发电机工作原理示意图可以看到,直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子,定子的主要作用是产生磁场,由机座、主磁极换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子,其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势,是直流电机进行能量转换的枢纽,所以通常又称为电枢,由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。 (三)直流电机工作原理
直流电机里边固定有环状永磁体,电流通过转子上的线圈产生安培力,当转子上的线圈与磁场平行时,再继续转受到的磁场方向将改变,因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触,从而线圈上的电流方向也改变,产生的洛伦兹力方向不变,所以电机能保持一个方向转动。直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势,靠换向器配合电刷的换向作用,使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。感应电动势的方向按右手定则确定(磁感线指向手心,大拇指指向导体运动方向,其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向)。导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩,这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩,转矩的方向是逆时针方向,企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩(例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩),电枢就能按逆时针方向旋转起来。 (四)直流电机的分类 直流电动机按结构及工作原理可划分:无刷直流电动机和有刷直流电动机。(1)无刷直流电动机:无刷直流电动机是将普通直流电动机的定子与转子进行了互换。其转子为永久磁铁产生气隙磁通:定子为电枢,由多相绕组组成。在结构上,它与永磁同步电动机类似。无刷直流电动机定子的结构与普通的同步电动机或感应电动机相同.在铁芯中嵌入多相绕组(三相、四相、五相不等).绕组可接成星形或三角形,并分别与逆变器的各功率管相连,以便进行合理换相。由于电动机本体为永磁电机,所以习惯上把无刷直流电动机也叫做永磁无刷直流电动机。 (2)有刷直流电动机:又可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。 永磁直流电动机划分:稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。稀土永磁直流电动机:体积小且性能更好,但价格昂贵,主要用于航天、计算机、井下仪器等;铁氧体永磁直流电动机:由铁氧体材料制成的磁极体,廉价,且性能良好,广泛用于家用电器、汽车、玩具、电动工具等领域;铝镍钴永磁直流电动机:需要消耗大量的贵重金属、价格较高,但对高温的适应性好,用于环境温度较高或对电动机的温度稳定性要求较高的场合。 电磁直流电动机划分:串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。 (1)串励直流电动机:电流串联,分流,励磁绕组是和电枢串联的,直流串励电
51单片机PWM控制直流电机正反转
//程序说明:使用内部时//PWM0=P3^7PWM1=P3^5 PWM2=P2^0 PWM3=P2^4 #include
直流电动机无级调速毕业设计
毕业设计(论文)任务书 设计(论文)题目:直流电动机无级调速 1.设计(论文)的主要任务及目标 (1) 本次的设计任务就是直流电动机无级调速的设计,使其能更好的为我们的生产和生活服务。 (2) 本次的设计目的就是要求设计要使得电动机转速可以由零平滑调至额定转速,能实现高速起动,具有较高的调速精度。 2.设计(论文)的基本要求和内容 (1) 直流电动机的基本知识 (2) 直流电动机的运行原理 (3) 主电路以及控制电路的设计 3.主要参考文献 [1] 张家生.电机原理与拖动基础.北京邮电学院出版社,2006年 [2] 唐介.电机与拖动. 北京:高等教育出版社,2003年 [3] 陈世元.电机学.中国电力出版社,2004年 [4] 徐邦荃.直流调速系统与交流调速系统.华中科技大学出版社,2008年 [5] 赵影.电机与电力拖动. 北京:国防工业出版社,2006年 4.进度安排 设计(论文)各阶段名称起止日期 1 论文初稿2012年12月27日 2 第一次修改2012年12月30日 3 第二次修改2013年01月08日 4 第三次修改2013年02月17日 5 论文终稿2013年03月16日 I
直流电动机无极调速 摘要 本设计主要是运用调速系统对直流电动机进行调速,使其实现无级的效果。此调速系统由主电路和控制电路两部分组成:主电路是采用晶闸管可控整流装置进行调速;控制电路是采用双闭环速度电流调节方法进行反馈。系统采用调压调速的调速方法可以获得与电动机固有机械特性相互平行的人为机械特性,调速方向是基速以下,只要输出的电压是连续可调的,即可实现电动机的无级调速。双闭环速度电流调节这种方法虽然初次头次成本相对而言较高,但它保证了系统的性能,保证了对生产工艺要求的满足,它既兼顾了启动时的电流的动态过程,又保证稳态后速度的稳定性,在起动过程的主要阶段,只有电流负反馈,没有转速负反馈。达到稳态后,只要转速负反馈,不让电流负反馈发挥主要作用很好地满足了生产需要。 关键词:无级调速;双闭环;晶闸管 II
无刷直流电机控制系统的设计
1引言无刷直流电机最本质的特征是没有机械换向器和电刷所构成的机械接触式换向机构。现在,无刷直流电机定义有俩种:一种是方波/梯形波直流电机才可以被称为无刷直流电机,而正弦波直流电机则被认为是永磁同步电机。另一种是方波/梯形波直流电机和正弦波直流电机都是无刷直流电机。国际电器制造业协会在1987年将无刷直流电机定义为“一种转子为永磁体,带转子位置信号,通过电子换相控制的自同步旋转电机”,其换相电路可以是独立的或集成于电机本体上的。本次设计采用第一种定义,把具有方波/梯形波无刷直流电机称为无刷直流电机。从20世纪90年代开始,由于人们生活水平的不断提高和现代化生产、办公自动化的发展,家用电器、工业机器人等设备都向着高效率化、小型化及高智能化发展,电机作为设备的重要组成部分,必须具有精度高、速度快、效率高等优点,因此无刷直流电机的应用也发展迅速[1]。 1.1 无刷直流电机的发展概况 无刷直流电动机是由有刷直流电动机的基础上发展过来的。 19世纪40年代,第一台直流电动机研制成功,经过70多年不断的发展,直流电机进入成熟阶段,并且运用广泛。 1955年,美国的D.Harrison申请了用晶体管换相线路代替有刷直流电动机的机械电刷的专利,形成了现代无刷直流电动机的雏形。 在20世纪60年代初,霍尔元件等位置传感器和电子换向线路的发现,标志着真正的无刷直流电机的出现。 20世纪70年代初,德国人Blaschke提出矢量控制理论,无刷直流电机的性能控制水平得到进一步的提高,极大地推动了电机在高性能领域的应用。 1987年,在北京举办的德国金属加工设备展览会上,西门子和博世两公司展出了永磁自同步伺服系统和驱动器,引起了我国有关学者的注意,自此我国开始了研制和开发电机控制系统和驱动的热潮。目前,我国无刷直流电机的系列产品越来越多,形成了生产规模。 无刷直流电动机的发展主要取决于电子电力技术的发展,无刷直流电机发展的初期,由于大功率开关器件的发展处于初级阶段,性能差,价格贵,而且受永磁材料和驱动控制技术的约束,这让无刷直流电动机问世以后的很长一段时间内,都停