毕业设计（论文）-基于无刷直流电机的PWM调速系统研究.doc

网络教育学院 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 专 业： 年 级： 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。I 1 引言………………………………………………………………………………1 1.1 无刷电机的发展现状………………………………………………………1 1.2 无刷电机的应用领域………………………………………………………1 2 无刷直流电机的结构……………………………………………………… 2 2.1 无刷直流电动机的发展过程………………………………………………2 2.2 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 3.1 无刷直流电动机的运行原理………………………………………………5 3.2 PWM调速系统控制原理及特性…………………………………………… 6 3.3 PWM调速系统的分类及优点……………………………………………… 9 3.4 电机转速的数字PID算法思想…………………………………………… 10 4 系统硬件设计………………………………………………………………… 12 4.1 80C51单片机硬件结构…………………………………………………… 12 4.2 PWM 信号发生电路………………………………………………………单片微机闭环速度控制电路……………………………………………直流电机驱动系统电路……………………………………………………………………………………………………… 18 附录B C8051F020的内部结构………………………………………………………18 1 引 言 1.1 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。 /数字转换器(Analog-to-digital converter，ADC)、脉冲宽度调制(pulse wide modulator，PWM)…等。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。从目前直流电机的发展趋势来看，直流有刷电机逐步被淘汰，直流无刷电机成为直流电机的主流。 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。 在结构上，与有刷直流电动机不同，无刷直流电动机的定子绕组作为电枢，励磁绕组由永磁材料所取代。按照流入电枢绕组的电流波形的不同，直流无刷电动机可分为方波直流电动机（BLDCM）和正弦波直流电动机（PMSM），BLDCM用电子换相取代了原直流电动机的机械换相，由永磁材料做转子，省去了电刷；而PMSM则是用永磁材料取代同步电动机转子中的励磁绕组，省去了励磁绕组、滑环和电刷。在相同的条件下，驱