无刷直流电机控制系统的设计与实现 学位论文.doc

目 录 内容摘要： 3 关键词： 3 1设计要求 4 2 设计系统总框架图 4 3 无刷直流电动机 5 3.1 无刷直流电机简介 5 3.2 无刷直流电机的结构 6 3.2.1定子绕组 6 3.2.2永磁转子 7 3.2.3位置传感器 7 3.2.4相序输入 7 3.3无刷直流电动机的工作原理 7 3.4直流电动机的主要驱动方式 8 3.4.1单极性驱动方式 8 3.4.2双极性驱动方式 10 4 MC33035与MC33039的应用 13 4.1 MC33035简介 13 4.1.1 转子位子译码器： 14 4.1.2正/反旋转控制管脚 15 4.1.3 制动管脚 15 4.1.4 误差放大器 15 4.1.5 脉宽调制器 15 4.1.6 电流限制 16 4.2 MC33039 16 4.3无刷电机驱动模块的硬件设计 19 4.4 无刷电机接线口 19 5主控模块 20 5.1单片机的原理与应用 20 5.2 主控系统的硬件设计 21 5.2.1最小系统 21 5.2.2手控模块 22 5.2.3 显示模块 22 6软件模块 23 7硬件调试图和结果 24 总结: 25 参考文献： 25 诚信协议书 27 内容摘要： 伴随着机械与电子的科技发展，无刷直流电动机在社会生产生活中占据着越来越重要的地位，本着可塑性宽，工作稳定的特点，无刷直流电动机的使用也日益壮大。 本设计是基于单片机的无刷直流电机控制系统，通过无刷直流电机的工作原理，以及在其以MC33035和MC33039为驱动芯片中的应用，设计成闭环控制系统其能实现正转，反转，启动，停止，电机转速可调和转速可显示的。整个设计，硬件由主控模块，驱动模块，显示模块和调速模块构成，并通过软件实现速度测量以及显示。本设计已能实现正反转，停止或启动，以及转速可调的功能。 关键词：AT89S52；MC33035；MC33039；无刷直流电机 正文： 1设计要求 1.1 应用MC33035和MC33039驱动无刷直流电机，实现正反转，启动或停止以及转速可调。 1.2基于单片机来实现以上功能，并能显示转速。 1.3能从设计中认识无刷直流电机的原理以及提高调试能力，软件和硬件设计的能力，巩固并更进一步认识专业知识。 2 设计系统总框架图 图1-1 3 无刷直流电动机 3.1 无刷直流电机简介 无刷直流电动机是在有刷直流电动机的基础上发展起来的,是电动机从一个成就到另一个成就的进步成品。有刷直流电动机从19世纪40年代出现以来，以其灵活的控制特性而广为人所用。而其机械接触的电刷-换向的特点则是电流电机最显著的弱点，电刷的运用让其不仅工作性能不稳定，体型大却无法优化，限制了有刷电机在特别场合中的使用。 早在1917年，Bolgior就提出了用整流管代替有刷直流电动机的机械电刷，从而诞生了无刷直流电机的基本思想。 1955年美国的D.Harrison等首次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，标志着现代无刷直流电动机的诞生。 在无刷直流电动机发展的早期，由于当时大功率开关器件仅处于初级发展阶段，可靠性差，价格昂贵，加上永磁材料和驱动控制技术水平的制约，使得无刷直流电动机自发明以后的一个相当长的时间内，性能都不理想，只能停留在实验室阶段，无法推广使用，1970年以后，随着电力半导体工业的飞速发展，许多新型的全控型半导体功率器件（如GTR、MOSFET、IGBT等）相继问世，加之高磁能积永磁材料（如SmCo、NsFeB）陆续出现，这些均为无刷直流电动机广泛应用奠定了坚实的基础。无刷直流电动机的发展在电力电子技术的发展中萌生了许多新的创造和发展。 在1978年汉诺威贸易博览会上，前联邦德国的MANNESMANN公司正式推出了 MAC无刷直流电动机及其驱动器，引起了世界各国的关注，随即在国际上掀起了研制和生产无刷直流系统的热潮，无刷直流电动机从此迅速的走向实用阶段。 我国对无刷直流电动机的研究起步较晚。1987年，在北京举办的联邦德国金属加工设备展览会上，SIEMENS和BOSCH两公司展出了永磁自同步伺服系统和驱动器，引起了国内有关学者的广泛注意，自此国内掀起了研制开发和技术引进的热 潮。经过多年的努力，目前，国内已有无刷直流电动机的系列产品，形成了一定的生产规模。 无刷直流电机（Brushless Direct Current Motor,BLDCM）目前的应用已经十分广泛，与有刷直流电机相比其具有许多的优点，无刷直流电机工作更稳定，使用寿命更长，无噪声的工作以及更宽的速度范围。由于其在实现同转矩下使用时可以把电机做得更小，因此在对体积和重量要求比较苛刻的场合