毕业设计论文单片机控制的无刷直流电机驱动系统设计.doc
《毕业设计论文单片机控制的无刷直流电机驱动系统设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业设计论文单片机控制的无刷直流电机驱动系统设计.doc(29页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、本 科 生 毕 业 论 文 题 目:单片机控制的无刷直流电机驱动系统设计 专业年级:电子信息科学与技术(2005 级) 学 号:200522340219 学生姓名: 李青 指导教师: 雷学堂 论文完成日期 2009 年 05 月I 目录 摘要 .1 ABSTRACT .2 1. 概论 .3 1.1 无刷直流电机的现状 . 3 1.2 电动自行车介绍及发展前景 . 4 1.3 本设计的主要工作 . 6 2. 无刷电机控制系统分析 .6 2.1 三相无刷直流电机星形连接全桥驱动原理 . 6 2.2 直流电动机的PWM 调速原理 . 9 3. 无刷直流电机控制器硬件设计 .9 3.1 硬件组成 .
2、10 3.2 三相全桥逆变电路和驱动电路 . 10 3.3 速度控制电路 . 14 3.4 其他 . 14 4. 系统软件设计 . 15 4.1 概述 . 15 4.2 主程序 . 16 4.3 中断 . 20 4.4 AD 转换 . 21 4.5 PWM(脉冲宽度调制) . 23 4.6 位置信号和驱动信号的对应关系 . 23 4.7 数字PI 速度调节 . 24 5. 系统调制与实验结论 . 27 5.1 系统硬件调试 . 27 5.2 系统软件调试 . 28 5.3 实验结论与建议 . 29 结论 . 30 参考文献 . 31 致谢 . 32 单片机控制的无刷直流电机驱动系统设计 第 1
3、 页 共 32 页 单片机控制的无刷直流电机驱动系统设计 专业:电科 班级:200502 李青 指导老师:雷学堂 摘要 本课题是讲述无刷直流电机控制系统集电机、逆变电路、检测元件、控制软件和硬件于一体,具有高可靠、高效率、寿命长、调速方便等优点,在电动调速领域有着广泛的应用。电动自行车的发明和使用对解决燃油车造成的严重环境污染和缓解日益突出的能源危机问题有一定的现实意义。根据项目参数要求,采用Microchip公司的PIC16F72单片机作为控制芯片,在硬件方面,进行了电源电路设计、系统硬件保护电路设计、三相全桥逆变电路设计、逆变器驱动电路设计。在软件方面利用汇编语言,采用模块化编程和结构化编
4、程。根据无刷直流电机的控制原理,对系统的控制部分进行了详细分析。利用数字PI控制理论实现电机速度的闭环调制。在系统可靠性方面:设计了系统的欠压、过流和堵转保护。本文还对影响控制器和单片机系统可靠性的因素进行了分析,并且给出了解决方案.本文所设计的无刷电机控制器实现了电动、定速、助力三种工作模式并且在系统出错情况下具有自检功能。保护功能较完善、硬件结构简单、成本较低,具有升级空间,便于用户二次开发。 关键词 无刷直流电机,PIC 单片机,电动自行车,控制系统 单片机控制的无刷直流电机驱动系统设计 第 2 页 共 32 页 The Design of The Brushless DC Motor
5、Control System Speciality : dianke class:0502 Author: liqing Tuor:leixuetang Abstract This thesis is part of the project named the controller of the Brushless DC Motor for electric-bike. The control system consists of Brushless DC Motor, controlling part, sensor part, hardware and software controlli
6、ng part. With its unique advantages of high efficiency, high reliability, good control ability and maintenance-free, it is widely used in many fields. To developth electric-bike will be helpful to solve the pollution problem caused by the waste gas from the gasoline-automobiles and energy sources pr
7、oblems. The task is to design a Brushless DC Motor (BLDCM) control system for electric-bike. According to the project, PIC16F72M CU produced by Microchip Company has been selected. The design of hardware including power circuit, hardware protection circuit, electronic commutate circuit have been car
8、ried out. The software was designed following the principle of modularization and structured programming and using assembly as the programme languages. Typical PI controls theory is used to control the speed. Less voltage protection, current excessive protection and wrong angle protection are design
9、ed to reinforce the system. Also, factors that affect the reliability of the system are discussed in this paper, and some methods are introduced soon after. This cont roller realizes three work modes-electromotion, stationary speed and assisting work mode. Another self-test mode, which works under e
10、rror, is also designed. This kind of brushless DC motor control system is superior in many fields such as high reliability, simple hardware structure, low cost, and convenient for the further development. Key Words Electric bike, Brushless DC Motor, PIC, Control System 单片机控制的无刷直流电机驱动系统设计 第 3 页 共 32
11、页 1. 概论 1.1 无刷直流电机的现状 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,但机械换向装置的 存在,限制了其发展和应用范围。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。1955年,美国人首次提出用晶体管换向线路代替机械换向装置,经过反复实验,人们终于找到了用位置传感器和电子换相线路来代替有刷直流电动机的机械换相装置,
12、出现了磁电祸合式、光电式及霍尔元件作为位置传感器的无刷直流电动机,以后人们发现电量波形和转子磁场的位置存在着一定的对应关系,因此又出现了通过观测电枢绕组中不同电量波形,监测转子位置的无位置传感器的电动机。 80年代初,无刷直流电机进入了实用阶段,方波和正弦波无刷直流电机先后研究成功。“无刷直流电机”的概念已由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),调速范围宽,低速性能好(启动转矩大
13、,启动电流小),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。美、日、英、德在工业自动化领域中已经实现了以无刷直流电机代替有刷电动机的转换。 美国福特公司率先把无刷直流电机应用于汽车20世纪80年代以来,随着微机控制 技术的快速发展,出现了各种称为无位置传感器控制技术的方法,是当代无刷直流电机控制研究的热点之一。各国知名半导体公司如Allegro,Philips,Micro Linear,To sh
14、iba等,先后推出了许多无刷直流电机无传感器控制集成电路。 2004年12月我国电机制造业共1167家生产企业,全部从业人员388282人,资产 972亿。我国生产的微特电机己经占世界60%以上,目前是全球最大的永磁体(生产无 单片机控制的无刷直流电机驱动系统设计 第 4 页 共 32 页 无刷直流电机控制系统设计刷电机的主要原材料)生产供应基地,中国还将会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商。 1.2 电动自行车介绍及发展前景 1.2.1 电动自行车概况
15、电动自行车一般分为两类,一种是零启动电动自行车,一般称为电动自行车,这种电动自行车尽管有脚踏骑行功能但可以完全靠电动骑行。还有一种智能型电动自行车,这种智能型电动自行车不能完全电动骑行,是需要人力骑行的助力电动自行车,一般为一比一助力即人机对等出力。不过现在有些电动车控制器将这两种功能综合在一起,通过功能选择按键可以选择相应的骑行模式。 辆,1999年为14万辆,2000年为29万辆,2001年电动自行车的实际销量已超过58万辆,2004年更高达400多万辆,今年则可望达到500万辆,主要销售在苏浙沪、天津一带,在鼓励电动自行车的上海,电动自行车拥有量已达120万辆,其中2005年共销售电动自
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业设计 论文 单片机 控制 直流电机 驱动 系统 设计
限制150内