无刷直流电机控制系统的设计及仿真毕业设计.doc

1 前言 - 1 -
无刷直流电机的发展 - 1 -
无刷直流电机的优越性 - 1 -
无刷直流电机的应用 - 2 -
无刷直流电机调速系统的研究现状和未来发展 - 2 -
2 无刷直流电机的原理 - 4 -
三相无刷直流电动机的基本组成 - 4 -
无刷直流电机的基本工作过程 - 5 -
无刷直流电动机本体 - 6 -
电动机定子 - 6 -
电动机转子 - 7 -
有关电机本体设计的问题 - 8 -
3 转子位置检测 - 8 -
位置传感器检测法 - 8 -
无位置传感器检测法 - 10 -
4 系统方案设计 - 12 -
系统设计要求 - 12 -
系统总体框架 - 12 -
主电路供电方案选择 - 12 -
无刷直流电机电子换相器 - 14 -
三相半控电路 - 14 -
三相全控电路 - 15 -
无刷直流电机的基本方程 - 16 -
逆变电路的选择 - 18 -
基于MC33035的无刷直流电动机调速系统 - 19 -
MC33035无刷直流电动机控制芯片 - 19 -
基于MC33035的无刷直流电动机调速系统设计 - 20 -
5 无刷直流电机调速系统的MATLAB仿真 - 23 -
电源、逆变桥和无刷直流电机模型 - 23 -
换相逻辑控制模块 - 25 -
PWM调制技术 - 30 -
等脉宽PWM法 - 32 -
SPWM(Sinusoidal PWM)法 - 32 -
控制器和控制电平转换及PWM发生环节设计 - 32 -
系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析 - 33 -
起动,阶跃负载仿真 - 34 -
可逆调速仿真 - 36 -
6 总结和体会 - 38 -
无刷直流电机调速控制系统设计
前言
直流无刷电机,无机械刷和换向器的直流电机,也被称为无换向器直流电动机。它取代了机械电子换向器电刷和换向器直流电动机来实现,是一个标准的机械和机电一体化产品。不仅具有结构简单,运行可靠,维修方便交流电机和一系列优点与直流有刷效率高,无励磁损耗和高速性能,以及许多其他功能的发动机。
无刷直流电机的发展
直流电动机由于其在运动控制领域的卓越扭矩特性已得到广泛应用,与传统的直流电动机和机械毛刷,可靠性差的需要,减刑会产生电磁干扰,噪声,火花,无线电干扰和寿命短的致命弱点,具有较高的生产成本和维修问题的严重影响,如联合直流电动机控制系统的进一步发展的弊端。随着社会生产力,人民生活水平不断提高的发展,他们不断开发新类型的电机。科学技术的进步,新兴技术和新材料,同时也进一步推动电动汽车将继续推出新产品。
对于传统的直流电机,只要30年早在20世纪的上述缺点,人们开始开发一个电子交流始终以取代无刷直流电动机刷机,并提出相应数量的结果。但是,这只是高功率处于发展的初级阶段的电子设备,没有找到理想的电子换向元件。使这个运动只能停留在实验室研究阶段,没有推广。 1955年,美国四哈里森,谁首先提出了晶体管使用该电机接替该专利申请的机械换向器,这是现代无刷直流电动机的原型。但是,因为没有马达的起动转矩,使其不能成为产品。后来,经过多年的艰苦工作的人,终于由霍尔元件实现无刷直流电动机换意味着在1962年来,创造了直流无刷电机产品的时代。自20世纪,电力电子行业快速发展的70年代,许多新的高功率高性能电力电子器件,如GTR的,MOS管,IGBT的相继出现,特别是高性能永磁材料等作为钐钴的到来,使无刷直流电动机,因而被广泛应用于更全面,更奠定了坚实的基础。近40年来,随着电动机本体及其相关学科的迅速发展,无刷直流电动机的电子换向直流电动机概念,发展指的是所有的直流无刷电机与电子交换子的外部特征。无刷直流到从1978年开始实时实际相电机,二十世纪是80岁进行了深入的国际研究,先后开发无刷方波和正弦波无刷直流电机在十年的时间,直流电动机的发展更加迅速。
无刷直流电机的优越性
直流电动机具有快速响应,大起动转矩,从零速到额定转速,额定转矩可提供的性能,但直流电机的优点也是它的缺点,因为DC额定负载机密生产性能不断转移的时刻,电枢与转子磁场须保持恒定90度,这将用刷子和换向器。碳刷,换向器,继而引发电机,碳粉,所以除了元件造成损害的,有限的场合使用。交流无碳刷及整流子,免维护,可靠,应用范围广,但直流电机马达的特点,实现同等性能的必须使用复杂的控制得以实现。