课程设计无刷电机控制器.docVIP

萍乡高等专科学校

课程设计报告

题目：无刷电机控制器

学校：萍乡高专机电系

专业：应用电子技术

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

设计时间：2012年6月18日

目录

TOC\o1-3\h\z\u1引言 3

2无刷电机概述 4

2.1电机分类： 4

2.2无刷直流电动机的特点 5

2.3无刷直流电动机的开展历史及研究应用现状 7

3无刷直流电机系统结构及工作原理 8

3.1无刷电机组成 8

3.2根本工作原理 10

3.3三相无刷电动机主电路及工作方式 11

4无刷直流电动机的硬件设计 15

4.1?系统组成及主要器件简介 15

4.2单片机设计及接口电路 22

4.2.1按键电路 23

4.2.2速度显示电路 23

4.2.3驱动和光耦隔离电路 24

4.3功率变换电路的设计 24

4.3.1功率管的选用 24

功率管驱动电路设计 25

功率变换电路 26

4.4电动机换相 27

电动机的换相原理 27

电动机的正反转换相 28

4.5相位检测电路的设计 29

4.6过流保护电路的设计 30

4.7?系统主要应用软件简介 30

5?系统软件设计 32

5.1软件系统概述 32

5.3软件流程图与局部代码 33

5.3.1主程序设计 33

5.3.2模块子程序设计 33

6系统调试 39

6.1硬件调试 39

6.2软件调试 41

6.3软硬联调 41

7小结 42

参考文献 43

附录A系统原理总图及分图 44

附录B元器件清单 45

附录C系统软件代码 46

1引言

随着人们生活水平的提高，产品质量、精度、性能、自动化程度、功能以及功耗、价格问题已经是选择家用电器的主要因素。就电动机而言，传统的直流电动机均采用电刷,以机械方法进行换向,存在着相对的机械摩擦,由此带来了噪声、火花、无线电干扰以及寿命短等致命弱点,制造本钱高及维修困难等缺点,因而大大地限制了它的应用范围。永磁无刷直流电动机是近年随着电力电子器件及新型永磁材料开展而迅速成熟起来的一种新型机电一体化电机，既具有交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点，又具备直流电机那样固有的优越的起动性能和调速特性，而无机械式换向机构，现以广泛应用于各种调速驱动场合，其应用前景看好，尤其从当今的环保、能源、效率等综合因素出发，水磁无刷直流电机可望在未来的电动车及冰箱或空调类永磁压缩机领域占有主导地位。

就目前而言，永磁无刷直流电动机控制器结构已有多种形式，由最初复杂的模拟式到近来以单片机为核心的数字式，但新型电机控制专用芯片的出现，给无刷直流电机调速装置设计带来了极大的便利，这种集成模拟控制芯片控制功能强、保护功能完善、工作性能稳定，组成的系统所需外围电路简单、抗干扰能力强、特别适用于对控制器体积、价格性能比要求较高的场合。专用控制芯片优点固然多，但往往价格比拟昂贵。在一些控制要求精度不是很高的场合，就需要能有一种工作稳定、价格又比拟低廉的控制器。本设计就是基于此市场需求，详细介绍了一种利用普通的STC89C5X单片机作为主控芯片的无刷直流电动机控制器的设计。

2无刷电机概述

2.1电机分类：

电机按工作电源种类可分为：

1.直流电机

(1)有刷直流电机

①永磁直流电机

·稀土永磁直流电动机

·铁氧体永磁直流电动机

·铝镍钴永磁直流电动机

②电磁直流电机

·串励直流电动机

·并励直流电动机

·他励直流电动机

·复励直流电动机

(2)无刷直流电机

稀土永磁无刷直流电机

2.交流电机

(1)单相电动机

(2)三相电动机

2.2无刷直流电动机的特点

传统的直流电机以其优良的转矩特性和调速性能在运动领域中有着广泛的应用，但机械电刷却是它的致命弱点。电刷的存在带来了一系列的问题，如：存在机械摩擦、噪声、电火花无线电干扰及寿命短，再加上它制造本钱高及维修困难等缺点，从而大大