无刷无霍尔直流电机.docx

课 程 设 计 学 院 电气学院 班 级 10自一 姓 名 李胜 梁建伟 学 号 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 一、直流无刷无霍尔电机原理 3 二、总体设计方案 4 三、硬件电路 4 3.1 单片机系统 4 3.2电源模块 5 3.3 驱动电路 6 四、小结 7 附录Ⅰ 实验程序 8 附录Ⅱ 元器件清单 12 附录Ⅲ 原理图 14 附录Ⅳ ＰＣＢ图 15 一、直流无刷无霍尔电机原理 1）无刷 直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。 2）无刷电机是指无 电刷和换向器（或集电环）的电机，又称无换向器电机。 3）电动机的转子上粘有已充磁的永磁体 ，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。 4）驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。 5）为了使直流电动机旋转，需要通过换向器和电刷不断改变电枢绕组中电流的方向，使两个磁场的方向始终保持相互垂直，从而产生恒定的转矩驱动电动机不断旋转。 6）无刷直流电动机为了去掉电刷，将电枢放到定子上去，而转子制成永磁体，这样的结构正好和普通直流电动机相反；然而，即使这样改变还不够，因为定子上的电枢通过直流电后，只能产生不变的磁场，电动机依然转不起来。 7）为了使电动机转起来，必须使定子电枢各相绕组不断地换相通电，这样才能使定子磁场随着转子的位置在不断地变化，使定子磁场与转子永磁磁场始终保持左右的空间角，产生转矩推动转子旋转。 二、总体设计方案 1）系统由单片机最小系统、电源模块和JY01A驱动IC等硬件电路部分以及相应的软件部分构成。 2）本设计采用单片机作为主控芯片，用编程的方法来模拟无刷电机的控制逻辑，其特点是使用灵活，通过修改程序可适应不同规格的无刷电机，增加系统功能方便，JY01A驱动电路，具备调速，正反转，过流保护，短路保护，欠压保护等功能，工作稳定，防干扰能力强等特点。 3）电源电路给单片机和驱动电路提供7V电压。 三、硬件电路 3.1 单片机系统 单片机基本系统包括：89C52及其复位电路、晶振电路和键盘电路、LED 8位数码管共阳显示电路、流水灯电路、蜂鸣器电路、继电器电路、MAX232串口通信电路。 3.2电源模块 电源电路 电源电路图 如图所示： a. 交流电输入(220 V)，如果输入是交流电就得先经转换器转成直流。 b. 输入要转入电机线圈前须先将直流电压由换流器转成3相电压来驱动电机。 c. 换流器一般由6个功率晶体管(Q1～Q6)分为上臂(Q1、Q3、Q5)/下臂(Q2、Q4、Q6)连接电机作为控制流经电机线圈的开关。 d. 控制部则提供PWM(脉冲宽度调制)决定功率晶体管开关频度及换流器换相的时机。 e. 直流无刷电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制，所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器。 3.3 驱动电路 Ha,Hb,Hc输入端，内有上拉电阻，约30KΩ左右 电流检测回路,一般应用Ri =10K，Ci = 104P，电流采样电阻R选值参考 R =0.05/( W/V) 式中：0.05常数，如：工作电压12V，电机功率30W R =0.02( 20mΩ) 在无霍尔驱动中，反电动势信号经过L339处理后的相位不能搞错（MA—Ha；MB—Hb；MC—Hc） 驱动门电路，建议使用IR2101S做为驱动门，起到隔离与电平转换作用 VCC电源滤波电容 C，一般按 C = W/V*100式中：工作电压12V ，电机功率 10W，实际C = 83uF，按照滤波电容的选型原则，向上选用标称值为100uF电容。 四、小结 经过两个星期的科研实践活动，我收获颇多。 这次课程我们班是以2人一组的形式进行的，那么要想顺利的完成任务，团队合作的好坏起到关键的作用。在完成课程任务是，有误解也有抱怨，但是我们还是能够很好的分工，一起完成实验电路板的焊接工作，一起写出课程设计的实验报告。 通过了合作，我们加深了理解，促进了友谊的更好发展。同时，我们这次是做无刷无霍尔直流电机的实践，我们通过查找资料，也学会了如何通过网络进行自主学习，这个对于我们快要毕业的青年来说