BLDC电机电子换向原理的.docVIP

南京工程学院 课程设计说明书(论文) 题 目 BLDC电机电子换向原理的 研究及软硬件实现 课 程 名 称 运动控制系统设计与调试 院（系、部、中心） 工业中心学院 专 业 自动化系统集成 班 级 D自集成102 学 生 姓 名 刘永政 学 生 学 号 233100235 设 计 地 点 基础实验楼C315 指 导 教 师 盛国良、吴京秋 设计起止时间：2013.6.17--2013.6.28 目 录 1.概述 2 2.设计任务和要求 2 2.1任务和要求 2 2.1.1 设计任务 2 2.1.2 设计要求 2 2.2研究路线 3 3.系统结构设计 3 3.1方案确定 3 3.2硬件设计 3 3.2.1 逆变电路设计 3 3.2.2 控制电路设计 4 3.2.3 检测电路设计 5 3.2.4 保护电路设计 6 4. 系统设计 7 4.1 换向逻辑设计 7 4.2 速度采集 9 4.3 速度环控制程序 9 5.系统软件 11 5.1 软件流程 11 6.总结 13 7.参考文献 13  1.概述 无刷直流（Brushless Direct Current， BLDC）电机是一种正快速普及的电机类型，它可在家用电器、汽车、航空航天、消费品、医疗、工业自动化设备和仪器等行 业中使用。正如名称指出的那样，BLDC 电机不用电刷来换向，而 是使用电子换向。BLDC 电机和有刷直流电机以及感应电机相比，有许多优点。其中包括： ? 更好的转速－转矩特性 ? 快速动态响应 ? 高效率 ? 使用寿命长 ? 运转无噪音 ? 较高的转速范围 此外，由于输出转矩与电机体积之比更高，使之在需要着重考虑空间与重量因素的应用中，大有用武之地。在本应用笔记中，我们将详细讨论BLDC 电机的构造、工作原理、特性和典型应用。 2.设计任务和要求 2.1任务和要求 2.1.1 设计任务 电机参数 额定功率PN(KW):1 额定电压UN(V):310 额定转速nN(RPM):3000 转子磁极对数:5 霍尔传感器：3 2.1.2 设计要求 静态指标： 调速比：D=nmax/nmin≥1000； 静差率： s ≤3%。 动态指标： 扰动产生的动态偏差：Δnmax/nmin ≤10%； 扰动产生的恢复时间：tv ≤0.5s； 2.2研究路线 1.系统硬件设计 —控制回路设计 控制器选择:PLC、计算机或微控制器，包含控制器外设选型 给定器设计：模拟/数字 驱动电源：隔离电源，浮栅 电流截止环节：电流、电压检测环节 系统软件设计 —软件设计环境 梯形图——PLC VC++、VB、CB、TC等——计算机 C——微控制器 —速度环软件（中断方式） 速度环调节周期 转子位置检测程序、换向子程序 速度检测程序、ASR子程序 3.系统结构设计 3.1方案确定 逆变电路设计 控制电路设计 检测电路设计 保护电路设计 换向逻辑设计 速度采集、速度环控制程序 3.2硬件设计 3.2.1 逆变电路设计 该电路图为自举电路，以满足浮栅要求。 IR2103： 有自举供电能力，能在不使用外加隔离的情况下方便驱动小功率的全桥电路。 率。 3.2.2 控制电路设计 控制电路采用stc89c51做主控，单片机检测霍尔元件的回馈信号，对应输出换相信号，也同时测出电机转速。 输出换相信号通过二极管构成的与门，与单片机输出的pwm信号叠加，使得程序上更加容易操作。 此外主控上配备了输出按钮，和外部过电流检测外部中断输入。输出6个换相端子与前面的ir2103 mos管驱动电路相接。 电源电路： 输入是220V交流电，由于额定电压是310V，所以采用桥式滤波电路。 图：电源电路 3.2.3 检测电路设计 （1）霍尔检测电路 和有刷直流电机不同，BLDC 电机的换向是以电子方式控制的。要使BLDC 电机转动，必须按一定的顺序给定子绕组通电。为了确定按照通电顺序哪一个绕组将得电，知道转子的位置很重要。转子的位置由定子中嵌入的霍尔效应传感器检测。 多数BLDC电机在其非驱动端上的定子中嵌入了三个霍尔传感器。每当转子磁极经过霍尔传感器附近时，它们便会发出一个高电平或低电平信号，表示北磁极或南磁极