开题报告(直流无刷电动机系统设计)

开题报告(直流无刷电动机系统设计)
开题报告(直流无刷电动机系统设计)

一、题目来源

题目来源于生产实际

二、设计的意义及国外状况

1.1设计的意义

一个多世纪以来,电机作为机电能量转换装置,其应用遍及国民经济的各个领域以及人们的日常生活中。电机的主要类型有:直流电机、感应电机和同步电机。传统的直流电机因具有非常优秀的线性机械特性,较宽的调速围,良好的启动性以及简单的控制电路等优点,长期以来一直广泛地在各种驱动装置和伺服系统中。

无刷直流电机的组成:

无刷直流电动机(Brushless DC Motor,简称BLDCM)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。位置检测器检测转子磁极的位置信号,控制器对转子位置信号进行逻辑处理并产生相应的开关信号,开关信号以一定的顺序触发逆变器中的功率开关器件,将电源功率以一定的逻辑关系分配给电动机定子各相绕组,使电动机产生持续不断的转矩。

无刷直流电机具有以下优点:

1)低噪声:因为没有了机械电刷或滑环式电刷,无刷直流电机消除了除支承、连接以及负载以外的机械噪声.

2)高效率:无刷直流电机是目前电机中最高效率的一种电机,这要归功于其利用永磁体长生的恒定、持续的磁场的缘故。在合适的操作条件下永磁无刷直流电机的永磁体具有非常小的去磁系数.

3)无励磁需要:如上所述,无刷直流电机利用永磁体产生恒定磁场,省去了传统电机的电励磁部分.

4)易维护、寿命长:消除了机械电刷和换相器的无刷直流电机比传统直流电机构造简单,更易维护,而且电机寿命更长.

5)控制结构简单:无刷直流电机的转矩正比于电机电流,反馈装置简单,

不需要采用绝对位置编码器或旋转变压器,因此较之交流电机更易于控制。正式因为这个原因,目前已有很多半导体厂家生产了适合无刷直流电机控制需要的专用集成电路控制芯片.

目前,无刷直流电机的应用越来越普遍,国近年来在无刷直流电机的设计和控制方面有很多的研究,但与国外成熟的产品化相比还有很多地方只得提高。如何在无刷直流电机方面做出积极的研究是很有现实意义的。

1.2.国外状况

有刷直流电动机作为最早的电动机广泛应用于工农业生产的各个领域,由于其宽阔而平滑的优良调速性能,在需要调速的应用领域占有重要地位,但机械换相装置的存在,限制了其发展和应用围。直流电动机的机械电刷和换向器因强迫性接触,造成其结构复杂、可靠性差、火花、噪声等一系列问题,影响了直流电动机的调速精度和性能。科学技术的飞速发展,带来了半导体技术的飞跃,开关型晶体管的研制成功为创造新型的无刷直流电动机带来生机。“无刷直流电机”的概念已有最初的具有电子换相器的直流电机发展到泛指一切具有传统直流电机外部特性的电子换相电机。现今,无刷直流电机集电机、变速机构、检测元件、控制软件和硬件于一体,形成为新一代的电动调速系统。无刷直流电机具有最优越的调速性能,主要表现在:调速方便(可无级调速),调速围宽,低速性能好(起动转矩大,起动电流小),运行平稳,噪音低,效率高,应用场合从工业到民用极其广泛。如电动自行车、电动汽车、电梯、抽油烟机、豆浆机、小型清污机、数控机床、机器人等。由于无刷直流电机具有这些优点,因此在2004年的国际电机会议上提出了有刷电机将被无刷电机取代这一发展趋势。我国目前是世界最大的永磁体(生产无刷电机的主要原材料)生产供应基地,中国还将要成为全球最大的无刷电机生产国。随着汽车工业的快速发展,车用小功率电机的需求增长带动了以永磁无刷直流电机为主体的车用小功率电机的兴起,我国正在成为世界电动汽车制造业的主要供应用。

二、无刷直流电动机控制系统组成框图及基本工作原理

1.组成框图

2.基本工作原理

电机本体的电枢绕组为三相星型连接,位置传感器与电机转子同轴,控制电路对位置信号进行逻辑变换后产生控制信号,控制动信号经驱动电路隔离放大后控制逆变器的功率开关管,使电机的各相绕组按一定的顺序工作。

图1-1 无刷直流电动机工作原理示意图

如图1-1所示,当转子旋转(顺时针)到图a所示的位置时,转子位置传感器输出的信号经控制电路逻辑变换后驱动逆变器,使T1、T6 导通,即A、B两相绕组通电,电流从电源的正极流出,经T1流入A相绕组,再从B相绕组流出,经T6回到电源的负极,此时定转子磁场相互作用,使电机的转子顺时针转动。

当转子在空间转过60电角度,到达图b所示位置时,转子位置传感器输出的信号经控制电路逻辑变换后驱动逆变器,使T1、T2导通,A、C两相绕组通电,电流从电源的正极流出,经T1流入A相绕组,再从C相绕组流出,经T2回到电源负极。此时定转子磁场相互作用,使电机的转子继续顺时针转动。

转子在空间每转过60电角度,逆变器开关就发生一次切换,功率开关管的导通逻辑为T1、T6—T1、T2—T3、T2—T3、T4—T5、T4—T5、T6—T1、T6。

在次期间,转子始终受到顺时针方向的电磁转矩作用,沿顺时针方向连续旋转。

转子在空间每转过60电角度,定子绕组就进行一次换流,定子合成磁场的磁状态就发生一次跃变。可见,电机有6种磁状态,每一状态有两相导通,每相绕组的导通时间对应于转子旋转120电角度。无刷直流电动机的这种工作方式叫两相导通星型三相六状态,这是无刷直流电动机最常用的一种工作方式。

四、研究容

1.无刷直流电机在国外的发展水平和研究情况。

2.无刷直流电机的原理及资料分析。

3.无刷直流电机的选择。

4.无刷直流电机控制系统分析和确定。

5.无刷直流电机的维护分析和故障处理。

6.总结设计并写出心得体会。

五、研究方案与步骤

(一)研究方案:

1.认真查阅资料确定设计方案。

2.进行相关计算选取需要的元件和装置。

3.画出相应接线配置图。

4.画出总设计图。

5.进行校验改正,完成毕业论文。

(二)步骤:

1.设计方案的确定。

2.无刷直流电机的资料分析。

3.接线的确定和相关配置图的确定。

4.无刷直流电机故障的检测方法。

5.无刷直流电机故障预防措施。

6.总结。

六、存在问题及其解决方法

1.设计出来的方案可能不符合实际要求,不能满足现实状况,向有相关经验者请教并仔细修改。

2.设计中应主要依据现有基础资料,现行有关电气规程、规。

3. 设计中应认真理解现行有关电气规,知识面开阔,提高质量意识。

4.认真复核所收集资料的准确性,多进行方案讨论。

5.在Word里画图存在一些困难,应对办法:利用Auto CAD或其他电气绘图软件画好后再粘贴、复制到Word中。

6、在中国知网中找的相关资料很少,应对办法:通过各种途径借买有关的书籍来完成毕业论文。

7、资料或书籍里有些容看不懂,应对办法:向我的指导老师请教。

七、论文工作量的估计

毕业论文字数不少于8000字,估计要用为时18周时间

八、参考文献

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17 国强,钱锐,陆成鹰.机电设备的单片机控制技术. 辞学,2006

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20 黄俊,王兆安.电力电子变流技术. 机械工业,2004

21 余永权,汪明慧,黄英.单片机在控制系统中的应用.电子工业,2003

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26 志民,遇杰.同步电动机调速系统.机械工业,1995

27 琛.直流无刷电动机的原理及应用.机械工业,2004

九、指导教师审查意见

电机设计开题报告doc

电机设计开题报告 篇一:异步电动机设计开题报告 开题报告 75kw三相鼠笼异步电动机设计 一、本课题研究意义,国内外研究现状和发展趋势 随着社会的不断发展,如今在各行各业对工业技术要求的不断提高,电机无论是交通运输、航空航天、医疗卫生、农业生产商务与办公设备,还是日常生活中的家用电器都大量地使用各式各样的电机,现有90%以上的动力来源于电动机,电动机已与人们的日常生活密不可分。 20世纪40年代以前,我国电机制造工业极端落后。中华人民共和国成立后,电机工业才获得了迅速发展,产品的品种、数量不断增加,技术水平逐步提高。如今,随着我国科技的日益发展,人们对自动化的需求越来越高,使电动机的复杂控制成为主流,而三相鼠笼式异步电动机其应用领域更是极为广泛。近年来还先后出现和发展了带晶闸管变频装置的低速同步电机,户外电动机,低噪声电动机以及与中小型电机类似的大型电机等多种产品,其中三相鼠笼式异步电动机应用更为突出。 随着国家宏观经济的调整以及市场需求的推动,二十世纪中小型电机的品种将得到更大的发展,尤其是对于发展高效率电机、高品位的出口电机和机电一体化的交流变频电机

将会给予特别的重视,电机的技术发展动向是向小型化、薄型化、轻量化、智能化、高效化、节能化、环保化,电机采用新型磁性、导电、绝缘材料。 二、主要研究内容 三相鼠笼异步电动机的电磁设计,根据参数选取的不同,用手算方法改变铁芯槽形、匝数、气隙的大小以及铁芯的长度,采用三种不同方案的设计。进行方案比较后,选出最优方案,绘制定子电势星形图及定子绕组展开图。首先应根据产品通用标准、技术条件设计原始数据,然后进行电磁设计和结构设计。电磁设计是根据设计技术要求确定电机的电磁负荷,计算转子、定子冲片和铁心各部分尺寸及绕组数据,进而核算电机各项参数及性能,并对设计数据做(原文来自:https://www.360docs.net/doc/ab11595462.html, 小草范文网:电机设计开题报告)必要的调整,直到达到要求,提出电磁设计单。 其主要内容包括以下四个步骤,分别是: 1. 额定数据及主要尺寸的计算; 2. 磁路计算; 3. 绕组的连接、电流在绕组中的流向; 4. 起动计算。 5. 额定负载时的损耗及效率计算 三、研究思路和方案 为了提高电机性能,在电机效率、功率因数、启动转矩、

一种无刷直流电动机控制系统设计

一种无刷直流电动机控制系统设计

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一种无刷直流电动机控制系统设计 摘要:介绍了MOTORALA公司专门用于无刷直流电机控制的芯片MC33035和 MC33039的特点及其工作原理,系统设计分为控制电路与功率驱动电路两大部分,控制电路以MC33035/33039为核心,接收反馈的位置信号,与速度给定量合成,判断通电绕组并给出开关信号。在驱动电路设计中,采用三相Y联结全控电路,使用六支高速MOSFET 开关管组成。通过实验,电机运行稳定。 关键词:无刷直流电机;MC33035/33039;控制电路;驱动电路 Design of control system for Brushless DC Motors SUN GuanQun;SHI Ming;TONG LinYi;XU YiPing Abstract:It introduces the MOTORALA company used for the characteristics o f the chip MC33035 and MC33039 which control the brushless direct curren t motor exclusively and its work principle. The system design divides into tw o major parts: the control circuit and the power driver circuit, the control circ uit take MC33035/33039 as the core, receive feedback position signal, with th e speed to the quota synthesis, the judgment circular telegram winding and p roduces the switching signal. In the actuation circuit design, uses the three-p hase Y joint all to control the electric circuit, uses six high speed MOSFET swit ching valve to compose. Through the experiment, the electric motor moveme nt stable is reliable. Keywords:Brushless DC motor;MC33035/33039;control circuit;drive circuit 1.引言 永磁直流无刷电机是近年来迅速成熟起来的一种新型机电一体化电机。该电机由定子、 转子和转子位置检测元件霍尔传感器等组成,由于没有励磁装置,效率高、结构简单、工作特 性优良,而且具有体积更小、可靠性更高、控制更容易、应用范围更广泛、制造维护更方便 等优点,使无刷电机的研究具有重大意义。 本系统设计是利用调压调速,根据调整供电PWM电源的占空比进而调整电压的方式实 现。本设计采用无刷直流电机专用控制芯片MC33035,它能够对霍尔传感器检测出的位置 信号进行译码,它本身更具备过流、过热、欠压、正反转选择等辅助功能, 组成的系统所需 外围电路简单,设计者不必因为采用分立元件组成庞大的模拟电路,使得系统的设计、调试 相当复杂,而且要占用很大面积的电路板。 MC33035和MC33039这两种集成芯片也可以方便地完成无刷直流电动机的正反转、 运转起动以及动态制动、过流保护、三相驱动信号的产生、电动机转速的简易闭环控制等。

双定子永磁无刷电机开题报告1

YANG Zhenyu, Engineering Department. The Technology Research of Double Closed-loop Control System for Permanent Magnet BLDCM[J]. Electronic Science & Technology, 2017. WANG Xiaojun, HU Changlun. Modeling and Simulation Analysis of Double-stator Permanent-magnet Motor Control System[J]. micromotors, 2016. Chai F, Chen R. Torque analysis for double-stator permanent-magnet motor[J]. 哈尔滨工业大学学报:英文版, 2002. Feng C , Shu-Kang C , Shu-Mei C . Torque analysis for double-stator permanent-magnet motor[J]. Journal of Harbin Institute of Technology, 2017, 9(4):p.411-414. 王玉彬, 程明, 花为,等. 双定子永磁无刷电机裂比的分析与优化[J]. 中国电机工程学报, 2018, 030(030):62-67. 王雅玲. 电动汽车用双定子永磁无刷电机研究[D]. 山东大学, 2014. 蒲海, 吴敏. 双定子永磁无刷电动机发电机状态有限元时步法的实现[J]. 煤矿机械, 2014, 35(8). 原腾飞. 双定子永磁无刷电机建模及其控制方法探析[J]. 科技创新导报, 2017(14):84-85. 王雅玲, 徐衍亮. 基于电动汽车驱动的双定子永磁无刷直流电机绕组换接运行分析[J]. 电工技术学报, 2014, 029(001):98-103.

直流电机驱动电路设计

直流电机驱动电路设计 一、直流电机驱动电路的设计目标 在直流电机驱动电路的设计中,主要考虑一下几点: 1. 功能:电机是单向还是双向转动?需不需要调速?对于单向的电机驱动,只要用一个大功率三极管或场效应管或继电 器直接带动电机即可,当电机需要双向转动时,可以使用由4个功率元件组成的H桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。 如果不需要调速,只要使用继电器即可;但如果需要调速,可以使用三极管,场效应管等开关元件实现PWM(脉冲宽度调制)调速。 2. 性能:对于PWM调速的电机驱动电路,主要有以下性能指标。 1)输出电流和电压范围,它决定着电路能驱动多大功率的电机。 2)效率,高的效率不仅意味着节省电源,也会减少驱动电路的发热。要提高电路的效率,可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通(H桥或推挽电路可能出现的一个问题,即两个功率器件同时导通使电源短路)入手。 3)对控制输入端的影响。功率电路对其输入端应有良好的信号隔离,防止有高电压大电流进入主控电路,这可以用高的输入阻抗或者光电耦合器实现隔离。 4)对电源的影响。共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源污染;大的电流可能导致地线电位浮动。 5)可靠性。电机驱动电路应该尽可能做到,无论加上何种控制信号,何种无源负载,电路都是安全的。 二、三极管-电阻作栅极驱动

1.输入与电平转换部分: 输入信号线由DATA引入,1脚是地线,其余是信号线。注意1脚对地连接了一个2K欧的电阻。当驱动板与单片机分别供电时,这个电阻可以提供信号电流回流的通路。当驱动板与单片机共用一组电源时,这个电阻可以防止大电流沿着连线流入单片机主板的地线造成干扰。或者说,相当于把驱动板的地线与单片机的地线隔开,实现“一点接地”。 高速运放KF347(也可以用TL084)的作用是比较器,把输入逻辑信号同来自指示灯和一个二极管的2.7V基准电压比较,转换成接近功率电源电压幅度的方波信号。KF347的输入电压范围不能接近负电源电压,否则会出错。因此在运放输入端增加了防止电压范围溢出的二极管。输入端的两个电阻一个用来限流,一个用来在输入悬空时把输入端拉到低电平。 不能用LM339或其他任何开路输出的比较器代替运放,因为开路输出的高电平状态输出阻抗在1千欧以上,压降较大,后面一级的三极管将无法截止。 2.栅极驱动部分: 后面三极管和电阻,稳压管组成的电路进一步放大信号,驱动场效应管的栅极并利用场效应管本身的栅极电容(大约 1000pF)进行延时,防止H桥上下两臂的场效应管同时导通(“共态导通”)造成电源短路。 当运放输出端为低电平(约为1V至2V,不能完全达到零)时,下面的三极管截止,场效应管导通。上面的三极管导通,场效应管截止,输出为高电平。当运放输出端为高电平(约为VCC-(1V至2V),不能完全达到VCC)时,下面的三极管导通,场效

基于无刷直流电机控制系统设计与实现

基于无刷直流电机控制系统设计与实现 发表时间:2017-10-20T11:19:09.350Z 来源:《防护工程》2017年第15期作者:樊圣至[导读] 为了摆脱此系统对进口技术的依赖性,应深入研究其控制系统,提升设计水平,从而实现煤矿开采的自动化。交通运输部东海第一救助飞行队摘要:无刷直流电机具备体积小、效率高以及控制精度高等优势,且在多个领域得到了广泛使用。但在部分控制系统中,外加干扰以及参数摄动等因素干扰了系统的动静态性,基于此,本文在分析无刷直流电机结构与运行原理的基础上,指出了其软硬件方面的优化控制措施,以期为此后无刷直流电机控制系统的设计工作提供更多的参考依据。 关键词:无刷直流电机;控制系统;设计与实现 1 无刷直流电机结构 电机本体、位置测算结构、电子换相逻辑等均属于无刷直流电机的组成结构,且其与永磁同步电机较为相似。相较直流电机,无刷直流电机旋转的转子为磁极,而直流电机为绕组。且定子主要由电枢绕组、定子铁芯以及其他固定部件组成,电枢绕组一般采用三相Y型绕法,而转子磁极则采用稀土永磁钢片组成,安装在转子表面。 2 无刷直流电机软硬件设计2.1系统硬件部分 2.1.1系统硬件结构 系统硬件主要包括整流电路、开关电源电路、控制芯片、信号隔离电路、调试电路、逆变功率电路以及电流电压检测与保护电路等,其具体结构如下图1所示。 图1 无刷直流电机控制系统硬件结构组成图其中键盘控制系统信息,比如完成启动、停机、速度给定以及系统参数的在线修改等工作。系统交流电源通过整流桥获得直流电源,并供给全桥逆变以及开关电源电路。而开关电源电路则为系统提供24V以及5V的直流电源,电压检测电路通过模数转换获得电压时值,通过母线电压的监控实行过压保护动作,而主控芯片则通过判断输入信息进行控制命令。 2.1.2电源部分分路 整个系统能量的主要来源便是电源,且其呈现出交流、直流以及交流的变化过程,整个电路被分为强电与弱电两个组成部分,且单相220伏的交流电在整合后会形成310伏的直流电,为逆变电路以及开关电路提供能量。首先是整流电路,包括单相全桥不可控整流电路以及电容充电电流限制电路两个组成部分,当电机功率为1.5kW时,控制器的输出能力设定为2.2kW,且上电瞬间直流电源对电容充电,断开继电器,且电流在经过电阻的过程中得到缓冲。其次是电源电路,主要由变压器、IC1以及MC7085等部分组成,其中IC1为电源的专门控制面板。且开关电源处于电压工作模式,IC1通过电压反馈调整PWM的输出功率,从而维持电源电压的稳定运行。最后是芯片电源电路,主要采用主控芯片为3.3伏的工作电平。 2.1.3主控芯片以及周边电路研究中采用适合电机控制领域的32位Cortex -M3核的单片机,可以达到较高的运算效率,且其时钟频率为72赫兹,具备丰富的外设资源。在设计管脚分配以及附属电路时应在参考专业手册的基础上进行,第一,对于引脚60的外接电路,芯片应处于下载设置状态,且系统完成后还应焊接0欧姆的电阻,以保持引脚的低电平状态。第二,对于晶振电路应采用8M外部晶体的振荡器,且电源与大地之间连接电容,以排除电源的耦合干扰。第三,PWM信号输出控制电路,应采用安全性较强的芯片,且在芯片输出后以及光电隔离之前设置74ACT244以有效控制信号的总输出。第四,键盘系统属于独立通信模块,设计时应按照协议要求编写通讯软件即可使用。 2.1.4功率器元件以及驱动电路GTO、MOSFET、GTR、IGBT以及IPM等均属于常用的功率开关元件,且设计期间,应根据元件管件的耐压程度、最大开关频率等因素进行选择。本次研究中,电机控制要求较高的开关频率;较小的导通阻抗以及较小的驱动功率,因此可以选择MOSFET、IPM以及IGBT。比较发现,IGBT具备大电流以及低导通阻抗的特点,可以保持开关频率;而IPM则在内部集成了过高电压、过大电流以及高温的检测系统,且可以在引脚处输出故障信号,降低了系统的损害率。但考虑到此次研究的试验性质,因此应选择IGBT的分立元件组建全桥逆变电路,并确定1200伏的耐压与25安的额定电流,上升时间为50毫秒。 2.1.5模拟量采集与故障电路

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 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit PWM0=P3^7; sbit PWM1=P3^5; sbit PWM2=P1^2; sbit PWM3=P1^3; uint i,j; void PWM_init() { CMOD=0x00;//PCA计数脉冲选择内部时钟fosc/12(0x02:fosc/2) CL=0x00;//PCA赋初值 CH=0x00; CR=1; //开始计数 } void zheng(uchar ZKB) { CCAP0L=255*(40-ZKB)/100;//占空比设置 CCAP0H=255*(40-ZKB)/100;//CL由ff-00溢出时,CCAP0H的值装入CCAP0L CCAPM0=0x42;// 8位PWM模式 CCAP1L=255*(40-0)/100;//占空比设置 CCAP1H=255*(40-0)/100;//CL由ff-00溢出时,CCAP0H的值装入CCAP0L CCAPM1=0x42;// 8位PWM模式 CR=1; //开始计数 } void fan(uchar ZKB) { CCAP0L=255*(40-0)/100;//占空比设置 CCAP0H=255*(40-0)/100;//CL由ff-00溢出时,CCAP0H的值装入CCAP0L CCAPM0=0x42;// 8位PWM模式 CCAP1L=255*(40-ZKB)/100;//占空比设置 CCAP1H=255*(40-ZKB)/100;//CL由ff-00溢出时,CCAP0H的值装入CCAP0L CCAPM1=0x42;// 8位PWM模式 CR=1; //开始计数 } void Delay(uint t) //延时函数

直流电机控制系统设计

直流电机控制系统设计

XX大学 课程设计 (论文) 题目直流电机控制系统设计 班级 学号 学生姓名 指导教师

沈阳航空航天大学 课程设计任务书 课程名称专业基础课程设计 院(系)自动化学院专业测控技术与仪器 班级学号姓名 课程设计题目直流电机控制系统设计 课程设计时间: 2012年7 月9 日至2012年7 月20 日 课程设计的内容及要求: 1.内容 利用51单片机开发板设计并制作一个直流电机控制系统。系统能够实时控制电机的正转、反转、启动、停止、加速、减速等。 2.要求 (1)掌握直流电机的工作原理及编程方法。 (2)掌握直流电机驱动电路的设计方法。 (3)制定设计方案,绘制系统工作框图,给出系统电路原理图。 (4)用汇编或C语言进行程序设计与调试。 (5)完成系统硬件电路的设计。 (6)撰写一篇7000字左右的课程设计报告。 指导教师年月日 负责教师年月日

学生签字年月日 目录 0 前言 (1) 1 总体方案设计 (2) 1.1 系统方案 (2) 1.2 系统构成 (2) 1.3 电路工作原理 (2) 1.4 方案选择 (3) 2 硬件电路设计 (3) 2.1 系统分析与硬件设计 (3) 2.2 单片机AT89C52 (3) 2.3 复位电路和时钟电路 (4) 2.4 直流电机驱动电路设计 (4) 2.5 键盘电路设计 (4) 3软件设计 (5) 3.1 应用软件的编制和调试 (5) 3.2 程序总体设计 (5) 3.3 仿真图形 (7) 4 调试分析 (9) 5 结论及进一步设想 (9) 参考文献 (10) 课设体会 (11) 附录1 电路原理图 (12) 附录2 程序清单 (13)

直流无刷电机的控制系统设计方案

直流无刷电机的控制系统设计方案1 引言 1.1 题目综述 直流无刷电机是在有刷直流电机的基础上发展起来的,它不仅保留了有刷直流电机良好的调试性能,而且还克服了有刷直流电机机械换相带来的火花、噪声、无线电干扰、寿命短及制造成本高和维修困难等等的缺点。与其它种类的电机相比它具有鲜明的特征:低噪声、体积小、散热性能好、调试性能好、控制灵活、高效率、长寿命等一系列优点。基于这么多的优点无刷直流电机有了广泛的应用。比如电动汽车的核心驱动部件、电动车门、汽车空调、雨刮刷、安全气囊;家用电器中的DVD、VCD、空调和冰箱的压缩机、洗衣机;办公领域的传真机、复印机、碎纸机等;工业领域的纺织机械、医疗、印刷机和数控机床等行业;水下机器人等等诸多应用[1]。 1.2 国内外研究状况 目前,国内无刷直流电机的控制技术已经比较成熟,我国已经制定了GJB1863无刷直流电机通用规范。外国的一些技术和中国的一些技术大体相当,美国和日本的相对比较先进。当新型功率半导体器件:GTR、MOSFET、IGBT等的出现,以及钕铁硼、钐鈷等高性能永磁材料的出现,都为直流电机的应用奠定了坚实的基础。近些年来,计算机和控制技术快速发展。单片机、DSP、FPGA、CPLD等控制器被应用到了直流电机控制系统中,一些先进控制技术也同时被应用了到无刷直流电机控制系统中,这些发展都为直流电机的发展奠定了坚实的基础。 经过这么多年的发展,我国对无刷电机的控制已经有了很大的提高,但是与国外的技术相比还是相差很远,需要继续努力。所以对无刷直流电机控制系统的研究学习仍是国内的重要研究内容[2]。 1.3 课题设计的主要内容 本文以永磁方波无刷直流电机为控制对象,主要学习了电机的位置检测技术、电机的启动方法、调速控制策略等。选定合适的方案,设计硬件电路并编写程序调试,最终设计了一套无位置传感器的无刷直流电机调速系统。本课题涉及的技术概括如下:

基于simulink直流电机调速系统开题报告剖析

Xxxx大学 本科毕业论文开题报告 基于Simulink的直流电机转速控制仿真研究 学号: xxx 姓名: 导师: 学院: 专业: 日期:

目录 一、选题依据、目的和意义 二、国内外研究现状及发展趋势 三、研究的主要内容及实验方法 四、目标,主要特色及工作进度 五、主要参考文献

一、选题依据、目的和意义 直流电机分为有刷和无刷两种,无刷直流电机(BLDCM)是在有刷直流电动机的基础上发展来的,但它的驱动电流是不折不扣的交流;无刷直流电机又可以分为无刷速率电机和无刷力矩电机。一般地,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。 无刷直流电机在重量和体积上要比有刷直流电机小的多,相应的转动惯量可以减少40%—50%左右。由于永磁材料的加工问题,致使无刷直流电机一般的容量都在100kW以下。这种电动机的机械特性和调节特性的线性度好,调速范围广,寿命长,维护方便噪声小,不存在因电刷而引起的一系列问题,所以这种电动机在控制系统中有很大的应用潜力。 1.1选题依据 无刷直流电动机因卓越的性能和不可替代的技术优势倍受人们的关注,特别是自70年代后期以来伴随着永磁材料技术、计算机及控制技术等支撑技术的快速发展及微电机制造工艺水平的不断提高,无刷直流电动机在高性能中、小伺服驱动领域获得广泛应用并日趋占据主导地位。随着无刷直流电机应用领域的不断扩大,要求控制系统设计简易、成本低廉、控制算法合理。建立无刷直流电机控制系统的仿真模型,可以有效的节省控制系统设计时间,及时验证系统的控制算法,同时可以充分利用计算机仿真的优越性,很方便的改变系统的结构,加入不同的扰动和参数变化,可以更好的考察系统在不同结构和不同工况下的静、动特性。因此如何建立无刷直流电机控制系统的仿真模型成为迫切需要解决的关键问题。 1.2目的和意义 无刷直流电动机具有体积小、重量轻、效率高、惯量小和控制精度高、无滑动接触和换相火花、可靠性高、使用寿命长及噪声低等优点,在航空航天、伺服控制、数控机床、机器人、电动汽车、计算机外围设备和家用电器等方面都获得了广泛应用。随着无刷直流电机应用领域的不断扩大,要求控制系统设计简易、成本低廉、控制算法合理、开发周期短。通过建立有效的无刷直流电动机系统仿真模型,可以

51单片机直流无刷电机控制

基于MCS-51单片机控制直流无刷电动机 学号:3100501044 班级:电气1002 :王辉军

摘要 直流无刷电机是同步电机的一种,由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。其定子绕组一般制成多相(三相、四相、五相不等),转子由永久磁钢按一定极对数(2p=2,4,…)组成。电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(P)影响: N=120.f / P。在转子极数固定情况下,改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。直流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器),控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正,以期达到接近直流电机特性的方式。也就是说直流无刷电机能够在额定负载围当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。 MCS-51单片机是美国英特尔公司生产的一系列单片机的总称,是一种集成电路芯片,采用超大规模技术把具有数据处理能力的微处理器(CPU)、随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入输出接口电路、定时计算器、串行通信口、脉宽调制电路、A/D转换器等电路集成到一块半导体硅片上,这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。 本论文将介绍基于MCS-51单片机控制直流无刷电动机的设计,它可以实现控制直流无刷电动机的启动、停止、急停、正反转、加减速等功能。 关键词:单片机,直流无刷电动机,控制系统

直流无刷电动机是在直流电动机的基础之上发展而来的,它是步进电动机的一种,继承了直流电动机的启动转矩大、调速性能好等特点克服了需要换向器的缺点在交通工具、家用电器及中小功率工业市场占有重要的地位。直流无刷电动机不仅在电动自行车、电动摩托车、电动汽车上有着广泛的应用,而且在新一代的空调机、洗衣机、电冰箱、吸尘器,空气净化器等家用电器中也有逐步采用的趋势,尤其是随着微电子技术的发展,直流无刷电动机逐渐占有原来异步电动机变频调速的领域,这就使得直流无刷电动机的应用围越来越广。 本设计就是基于MCS-51系列单片机控制直流无刷电动机,利用所学的知识实现单片机控制直流无刷电动机的启动、停止、急停、正反转,加减速等控制,并对直流无刷电动机运行状态进行监视和报警。详细介绍单片机的种类、结构、功能、适用领域和发展历史、未来前景及其直流无刷电动机的工作原理、控制结构等容,既着重单片机的基本知识、功能原理的深入阐述,又理论联系实际详细剖析单片机控制直流无刷电动机的过程。 1.直流无刷电动机的基本组成 直流无刷电动机是在直流电动机的基础上发展而来的,直流无刷电动机继承了直流电动机启动转矩大、调速性能好的优点,克服了直流电动机需要换向器的缺点,在交通工具、家用电器等生活的方方方面面占有重要的地位。 由于直流无刷电动机既具有交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点,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,故在当今国民经济各领域应用日益普及。 直流无刷电动机主要由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。其定子绕组一般制成多相(三相、四相、五相不等),转子由永久磁钢按一定极对数(2p=2,4,…)组成。图3-1所示为三相两极直流无刷电机结构。 三相定子绕组分别与电子开关线路中相应的功率开关器件联结,A、B、

直流电机控制电路集锦

直流电机控制电路集锦 直流电机的类型 按:直流电机在家用电器、电子仪器设备、电子玩具、录相机及各种自动控制中都有广泛的应用。但对它的使用和控制,很多读者还不熟悉,而且其技术资料亦难于查找。直流电机控制电路集锦,将使读者“得来全不费功夫”! 在现代电子产品中,自动控制系统,电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面,直流电机都得到了广泛的应用。大家熟悉的录音机、电唱机、录相机、电子计算机等,都不能缺少直流电机。所以直流电机的控制是一门很实用的技术。本文将详细介绍各种直流电机的控制技术。 站长的几句说明:本文内容比较详实完整,但遗憾的是原稿的印刷质量和绘图的确很差,尽管采取了很多措施,有些图仍可能看不太清楚。 直流电机,大体上可分为四类: 第一类为有几相绕组的步进电机。这些步进电机,外加适当的序列脉冲,可使主轴转动一个精密的角度(通常在1.8°--7.5°之间)。只要施加合适的脉冲序列,电机可以按照人们的预定的速度或方向进行连续的转动。 步进电机用微处理器或专用步进电机驱动集成电路,很容易实现控制。例如常用的SAAl027或SAAl024专用步进电机控制电路。 步进电机广泛用于需要角度转动精确计量的地方。例如:机器人手臂的运动,高级字轮的字符选择,计算机驱动器的磁头控制,打印机的字头控制等,都要用到步进电机。 第二类为永磁式换流器直流电机,它的设计很简单,但使用极为广泛。当外加额定直流电压时,转速几乎相等。这类电机用于录音机、录相机、唱机或激光唱机等固定转速的机器或设备中。也用于变速范围很宽的驱动装置,例如:小型电钻、模型火车、电子玩具等。在这些应用中,它借助于电子控制电路的作用,使电机功能大大加强。 第三类是所谓的伺服电机,伺服电机是自动装置中的执行元件,它的最大特点是可控。在有控制信号时,伺服电机就转动,且转速大小正比于控制电压的大小,除去控制信号电压后,伺服电机就立即停止转动。伺服电机应用甚广,几乎所有的自动控制系统中都需要用到。例如测速电机,它的输出正比于电机的速度;或者齿轮盒驱动电位器机构,它的输出正比于电位器移动的位置.当这类电机与适当的功率控制反馈环配合时,它的速度可以与外部振荡器频率精确锁定,或与外部位移控制旋钮进行锁定。 唱机或激光唱机的转盘常用伺服电机。天线转动系统,遥控模型飞机和舰船也都要用到伺服电机。 最后一类为两相低电压交流电机。这类电机通常是直流电源供给一个低频振荡器,然后再用低频低压的交流去驱动电机。这类电机偶尔也用在转盘驱动机构中。 步进电机的基本工作原理

电动机保护装置开题报告

本科毕业设计开题报告 题目:电动机智能保护装置的设计 专题: 院(系): 班级: 姓名: 学号: 指导教师: 教师职称:

本科毕业设计开题报告 题目电动机智能保护装置的设计来源工程实际 1、研究目的和意义 电动机作为现代工业动力源,异步电动机价格低廉、结构简单、机械性能较好,在各行业中获得了广范的应用。在传统的电动机保护装置大多由电磁元件装置和模拟电子式保护器完成,但其功能单一、精度差、稳定性不高,动作时间慢的特点无法满足人们对电动机保护可靠性越来越高的要求,其保护长期困扰着继电保护专业人员和运行人员,抓好电动机保护的研究与推广工作,对国民经济有着重要的意义,对其进行可靠有效的保护尤为重要。因此电动机保护的自控、集中监控和智能化自处理是电动机保护主要研究方向。 2、国内外发展情况(文献综述) 我国电动机保护装置大概经过了以下的几个发展几个阶断。 一、热继电器、熔断器、电磁式继电器:建国初期,我国引进苏联JR系列继电器。但热继电器等存在致命缺陷,包括整定粗糙、受环境影响大、误差大、重复性差、功能单一等。无法满足高要求,因此也就无法避免被淘汰的命运。 二、模拟电子式电动机保护装置:在上世界八十年代,由于半导体元件普及,涌出一批性能可靠、功能多样的电子式电机保护器。但这类产品仍存在一些无法避免的缺点,整定精度不高、采样精度不高、无法实现具有多功能为一体的全面保护。随着科技的发展,人们对电机保护要求也越来越高,希望电动机保护器结构简单,体积小,接线简单,这些都是模拟电子保护装置无法实现的。 三、数字式电机保护器:这类电机保护器主要以单片机作为电机保护器,可实现智能化综合保护,在采样和整定上有质的飞越,可对信号进行软件非线性校正,极大地降低了被测信号畸变的影响,真正实现了高度采样。电动机保护器正朝着智能化、综合化、高精度、高可靠性发展。 3、研究/设计的目标: 本设计的目标是以单片机为核心的电机保护系统,能够精准、快速、有效的检测出电动机故障,实现电动机及时有效的保护,对电动机的过压、过流、短路等故障进行实时检测,确保电动机安全运行。 4、设计方案(研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等): 电动机保护装置是分析三相异步电动机在运行中可能发生的常见故障,以单片机为中心控制部件,如短路、过流、低电压、过负荷、单相接地等。该系统具有自检、自诊断、故障参数记忆等功能。 系统分硬件部分和软件部分 一、硬件部分: 硬件部分主要由电压互感器、电流互感器、A/D转换器、单片机,报警,LED显示。系统先由

无刷直流电机控制系统的Proteus仿真

无刷直流电机控制系统的Proteus仿真-机械制造论文 无刷直流电机控制系统的Proteus仿真 王家豪潘玉民 (华北科技学院电子信息工程学院,河北三河101601) 【摘要】基于Proteus软件仿真平台,提出了一种对无刷直流电机(BLDCM)控制系统实现了转速闭环控制的方案。该系统以AT89S52单片机为核心,采用IR2101芯片驱动及AD1674实现速度,并利用数码动态显示转速,通过增量式PID调节对无刷直流电机实现转速闭环稳定控制。仿真结果表明该系统具有可控调速、显示直观等特点。 关键词无刷直流电机(BLDCM);Proteus;增量式PID;闭环控制 0引言 无刷直流电机(BLDCM)既有直流有刷电机的特性,又有交流电机无刷的优点,在快速性、可控性、可靠性、输出转矩、结构、耐受环境和经济性等方面具有明显的优势,近年来得到迅速推广[1]。BLDCM是一种用电子换向取代机械换向的新一代电动机,与传统的直流电动机相比,它具有过载能力强,低电压特性好,启动电流小等优点。近年来在工业运用方面大有取代传统直流电动机的趋势,所以研究无刷直流电机的驱动控制技术具有重要的实际应用价值。 本设计采用增量式PID控制策略控制无刷电动机,并在Proteus平台上进行转速闭环系统仿真。搭建了无刷直流电动机转速控制系统的仿真模型,基于80C51控制核心,采用keil C51软件编写C程序。 1系统硬件组成 控制系统的硬件组成如图1所示。采用Atmel公司的AT89S52单片机为系统

控制核心、IR2101驱动的MOSFET三相桥式逆变器、无刷直流电机、A/D转换转速检测、闭环PID控制、按键检测、档位和转速显示等部分组成。 2控制系统核心及外围电路 系统核心AT89S52单片机最小系统及按键电路如图2所示。 AT89S52芯片是8位单片机,具有廉价、实用及运算快等优点,它有两个定时器,两个外部中断接口,24个I/O口,一个串行口。 单片机首先进行初始化,将显示部分(转速显示、档位显示)送显“0”然后通过中断对按键进行检测当检测到启动键按下时,系统启动,控制核心输出初始控制码,与此同时通过AD转换器读取当前的实时转速,一方面用于显示,另一方面将当前转速与设定转速送入PID控制环节然后输出下一时刻的控制码。 在本次设计中使用80C51的外部中断接口0(INT0)作按键检测(见图3),通过四个与门,当有任何一个按键按下去时tap端都会出现低电平引发中断。

【VIP专享】无刷直流电机驱动电路开题报告

河南科技大学毕业设计(论文)开题报告 (学生填表) 院系:电子信息工程学院2013年03月31日 课题名称无刷直流电机驱动电路 学生姓名赵永亮专业班级自动化093课题类型硬件设计 指导教师丁喆职称副教授课题来源生产实际1. 设计(或研究)的依据与意义 电动机作为机电能量转换装置,一直在人类生产和生活中起着十分重要的作用,其应用范围遍及各个领域。电力拖动自动控制系统已经成为现代电器化及自动化的基础,而实现工业企业的电气化及自动化对于提高产品质量,改善工人的劳动条件,增加工作可靠性以及劳动生产率均有重大的意义。因多年来,人们对电动机的研究一直未停断。电动机主要分为同步电机、异步电机和直流电动机三种类型,其容量大到几万千瓦,小到几瓦。长期以来,直流电动机一直占据着速度控制和位置控制的统治地位。众所周知,直流电动机具有运行效率高、调速性能好等诸多优点,但传统的直流电动机均采用电刷换向,以机械接触方法进行换向,因而存在相应的机械摩擦,带来了火花、噪声、电磁干扰大以及寿命短等缺点,再加上制造成本高以及维修困难等缺点,大大限制了它的应用范围。因此无刷直流电动机应运而生。1955年美国的D.Harrison等人首次申请了用晶体管换向电路代替机械电刷的专利,标志着现代无刷电机的诞生,而电子换向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。 直流无刷电动机的主要特点:高效率:无刷直流电动机转子上既无铜耗也无铁耗,其效率比同容量异步电动机提高5%—12%。.启动转矩大,启动电流小:无刷直流电动机的机械特性和调节特性与他励直流电动机枢控时相应特性类似,所以它的启动转矩大,启动电流小,调节范围宽,且没有因电刷换向器引起的缺点,电子换向取代了机械换向。无刷直流电动机是一种自控式调速系统,它无需像普通同步电动机那样需要启动绕组;在负载突变时,不会产生振荡和失步。无刷直流电机具有直流电动机特性、永磁同步电动机类似的结构。适合长期低速运转、启动频繁的场合,这是变频调速器拖动Y系列电动机不太容易实现的。因此得到了广泛的应用,无论在数控机床,机器人等制造加工领域,还是家用电器如洗衣机,电脑硬盘等场合都日益受到重视。无刷直流电动机是集材料科学、电力电子技术、微电子技术和电机理论等多学科为一体的机电一体化产品,在诸多领域有着广阔的应用前景。因此,对无刷直流电机本体及其控制方法进行系统、深入的研究具有十分重要的现实意义。

基于单片机STC89C52的直流电机PWM调速控制系统

第一章:前言 Pwm 电机调速原理对于电机的转速调整,我们是采用脉宽调制(PWM)办法,控制电机的时候,电源并非连续地向电机供电,而是在一个特定的频率下以方波脉冲的形式提供电能。不同占空比的方波信号能对电机起到调速作用,这是因为电机实际上是一个大电感,它有阻碍输入电流和电压突变的能力,因此脉冲输入信号被平均分配到作用时间上,这样,改变在始能端EN1 和EN2 上输入方波的占空比就能改变加在电机两端的电压大小,从而改变了转速。此电路中用微处理机来实现脉宽调制,通常的方法有两种:(1)用软件方式来实现,即通过执行软件延时循环程序交替改变端口某个二进制位输出逻辑状态来产生脉宽调制信号,设置不同的延时时间得到不同的占空比。 (2)硬件实验自动产生PWM 信号,不占用CPU 处理的时间。这就要用到STC89C52的在PWM模式下的计数器1,具体内容可参考 相关书籍。 51 单片机PWM 程序 产生两个PWM,要求两个PWM 波形占空都为80/256,两个波形之间要错开,不能同时为高电平!高电平之间相差48/256, PWM 这个功能在PIC 单片机上就有,但是如果你就要用51 单片机的

话,也是可以的,但是比较的麻烦.可以用定时器T0来控制频率,定时器T1 来控制占空比:大致的的编程思路是这样的:T0 定时器中断是让一个I0口输出高电平,在这个定时器T0的中断当中起动定时器T1,而这个T1 是让IO 口输出低电平,这样改变定时器T0 的初值就可以改变频率,改变定时器T1 的初值就可以改变占空比。 前言: 直流电机的定义: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。 近年来,随着科技的进步,直流电机得到了越来越广泛的应用,直流具有优良的调速特性,调速平滑,方便,调速范围广,过载能力强,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无极快速起动、制动和反转,需要满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求,从而对直流电机提出了较高的要求,改变电枢回路电阻调速、改变电压调速等技术已远远不能满足现代科技的要求,这是通过 PWM 方式控制直流电机调速的方法就应运而生。 采取传统的调速系统主要有以下的缺陷:模拟电路容易随时间飘移,会产生一些不必要的热损耗,以及对噪声敏感等。而用PWM 技术后,避免上述的缺点,实现了数字式控制模拟信号,可以大幅度减低成本和功耗。并且 PWM 调速系统开关频率较高,仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得平滑的直流电流,低速特性好;同时,开关频率高,快响应特性好,动态抗干扰能力强,可获很宽的频带;开关元件只需工作在开关状态,主电路损耗小,装置的效率高,具有节约空间、经济好等特点。 随着我国经济和文化事业的发展,在很多场合,都要求有直流电机 PWM 调速系统来进行调速,诸如汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷水泵、熄火器、反视镜、宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机、导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合。 本设计任务: 任务: 单片机为控制核心的直流电机PWM 调速控制系统 设计的主要内容以及技术参数: 功能主要包括: 1) 直流电机的正转; 2) 直流电机的反转; 3) 直流电机的加速; 4) 直流电机的减速; 5) 直流电机的转速在数码管上显示; 6) 直流电机的启动; 7) 直流电机的停止; 第二章:总体设计方案

直流电动机控制电路的设计

课程设计(论文) 题目名称直流电动机控制电路的设计 课程名称电力拖动基础课程设计 学生姓名周孝雄 学号0941202031 系、专业电气工程系、09自动化 指导教师邱雄迩 2011年12 月18 日

邵阳学院课程设计(论文)任务书 注: 1.此表由指导教师填写,经系、教研室审批,指导教师、学生签字后生效; 2.此表1式3份,学生、指导教师、教研室各1份。

指导教师(签字):学生(签字):

邵阳学院课程设计(论文)评阅表 学生姓名周孝雄学号0941202031 系电气工程系专业班级09自动化班 题目名称直流电动机控制电路的设计课程名称电力拖动基础一、学生自我总结 二、指导教师评定 注:1、本表是学生课程设计(论文)成绩评定的依据,装订在设计说明书(或论文)的“任务书”页后面;

当今,自动化控制系统在各行各业得到了广泛的应用和发展,而直流驱动控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用。直流电动机应用如此之广,主要在于其采用了PWM脉宽调制电路来控制直流电动机的调速。在这里介绍了PWM脉宽产生的电路。该电路运用模拟电子电路基础知识完成,利用产生的方波信号带动负载转动。本设计原理简单,易于理解,电路实现简单。我们先概括介绍了电路中锁需要的电路模块,然后给出了整体的电路图,并做了测试及得出测试结果。 关键词:直流电动机,PWM,三极管

1绪论 (7) 1.1概述 (7) 1.2 直流电动机的基本理论 (7) 1.3直流脉宽调速系统 (10) 2 元器件介绍 (13) 2.1 SG2731 (13) 2.2 三极管C4466 和 A1693 (16) 3 系统设计方案 (17) 3.1直流电动机控制电路 (17) 4直流电动机控制电路的测试 (19) 4.1 测试步骤 (19) 4.2 测试结果 (19) 5实验总结 (21) 参考文献 (22)

开题报告 关于直流电动机

毕业设计/论文 开题报告 课题名称基于PROTEUS的直流电机调速系 统仿真设计 类别毕业设计 系别机电与自动化学院 专业班电气工程及其自动化0706班 姓名加珣 评分 指导教师吴雯 华中科技大学武昌分校

华中科技大学武昌分校学生毕业设计开题报告学生姓名加珣学号20071131259专业班级电气0706 系别机电与自动化 学院 指导教师吴雯职称工程师 课题名称基于PROTEUS的直流电机调速系统仿真设计 1课题设计的目的和意义 1.1课题设计的目的 Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件,从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真,一键切换到PCB设计,真正实现了从概念到产品的完整设计。 直流电机虽不需要其它的设备来帮助调速,但自身的结构复杂,制造成本高;在大功率可控晶闸管大批量使用之前,直流电动机用于大多的调速场合。直流调速系统具有较大的起动转矩和良好的起、制动性能以及易于在宽范围内实现平滑调速,至今都是自动调制系统的主要形式。电机的控制部分已经由模拟控制逐渐让位于以单片机为主的微处理器控制。 采用微处理器控制,使整个调速系统的数字化程度,智能化程度有很大改观;采用微处理器控制,使调速系统在结构上简单化,可靠性提高,操作维护变得简捷,电机稳态运行时转速精度等方面达到较高水平。简单的微处理器控制电机,只需利用微处理器控制继电器、电子开关元器件,使电路开通或关断就可实现对电机的控制。对于复杂的微处理器控制电机,则要利用微处理器控制电机的电压、电流、转矩、转速、转角等,使电机按给定的指令准确工作。 1.2课题设计的意义 直流调速系统的发展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术和微机应用技术的最新发展成就。功率器件控制条件的变化和微电子技术的使用也使新型的电动机控制方法能够得到实现。随着单片机的发展,数字化直流PWM调速系统在工业上得到了广泛的应用,控制方法也日益成熟。 它对单片机的要求是:具有足够快的速度;有PWM口,用于自动产生PWM波;有捕捉功能,用于测频;有A/D转换器、用来对电动机的输出转速、输出电压和电流的模拟量进行模/数转换;有各种同步串行接口、足够的内部ROM和RAM,以减小控制系统的无力尺寸;有看门狗、电源管理功能等。因此该实验中选用单片机AT89C51。通过设计基于AT89C51单片机的直流PWM调速系统并调试得出结论,在掌握

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