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1、中国矿业大学信息与电气工程学院毕业设计 (论文)开题报告设计（论文）名称： 无刷直流电机控制系统设计 毕业设计起止时间： 2013年2月25日6月21日(共17周)学生姓名： 赵正雄 学 号：04091908 专 业： 电气工程与自动化 教学班级： 电气09-7 指导教师： 胡泳军 报告日期： 2013年3月26日 填 写 要 求1、 开题报告作为毕业设计（论文）工作领导小组审查学生能否承担该毕业设计（论文）课题、是否按时完成工作进度和能否具有答辩资格的依据材料之一，并接受学校检查。2、 本报告应在毕业设计（论文）指导教师指导下，由学生本人独立撰写，并于第九学期前三周内完成。3、 学生须在小组
2、内进行报告，并进行讨论。4、 本报告内容必须按统一设计的电子文档标准格式打印，经指导教师签署意见及系部审查后生效。5、 学生查阅资料的参考文献应不少于8篇（不包括词典、手册）。6、 有关年月日等日期的填写，应按照国标GB/T7408-94数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定，一律用阿拉伯数字书写（如“2012年3月26日”或“2012-3-26”）。1、本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势：研究意义：直流有刷电动机采用电刷以机械方法进行换向，因此带来了噪声、火花、无线电干扰、寿命短等弱点，限制了此类电机的应用范围。直流无刷电动机具有交流电动机结构简单、运行可靠、维护方便
3、等一系列特点，又具备直流电动机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多优点。无刷电机的这些特点使其在计算机外围设备、办公自动化设备、家电、汽车、医疗设备等领域有广阔的应用前景和研究价值。新型功率器件如MOSFET、IGBT、IPM等的迅速发展，更为直流无刷电动机的控制奠定了坚实基础。1无刷电机的驱动电流有两种，一种是梯形波（一般是“方波”），另一种是正弦波。有时候把前一种叫直流无刷电机，后一种叫交流伺服电机，确切地讲是交流伺服电动机的一种。优点如下：最大特点：没有换向器（俗称整流子）和电刷组成的机械接触结构。因此无刷直流电机：没有换向火花；寿命长；运行可靠；维护简便；转速不受机械换向的限制
4、。27国内外现状、水平、发展趋势：现阶段国内外主流的控制方法为： 1.霍尔传感器感应采用三个霍尔器件（圆周空间配置有两个方案：相互间隔60或相互间隔120），转子每旋转60（120）电度角，就有一个霍尔器件改变其状态，逆变器内与之相对应的某一相的开关状态也将更新变化一次，这样开关状态变化六次（或称六步）就完成一个电气周转，霍尔器件输出响应的“0”和“1”两种状态的方波，从而判断转子绕组的位置。 2.无转子位置传感器 反电动势过零点法 反电动势3次谐波检测法续流二极管导通检测方法固定电压的检测方法预测反电动势过零点的方法34在我国,无刷直流电机的发展时间较短,但随着技术的日益成熟与完善也得到了迅
5、猛的发展。我国直流无刷电机的研制工作始于二十世纪70年代初期,主要集中在一些科研院所和高等院校。限于我国元器件水平及相关理论与实践相结合的程度还比较低,尤其是制造工艺和加工设备距离国际水准差距较大,所以目前我国无刷电机综合水平仍低于国际水平,有待进一步的研究和开发.当今,世界对无刷直流电机的研究热点主要集中在以下三个方面: 从电机设计和控制策略等方面出发,研究无刷直流电机转矩波动抑制方法,提高其伺服精度,扩大其应用范围; 设计可靠、小巧、通用性强的集成化无刷直流电机控制器; 研究无位置传感器控制技术以提高系统的可靠性,并进一步缩小电机控制系统的尺寸与重量。2、本课题的研究内容及方案： 整体方案
6、：（1）分析比较各类电机使用情况、优缺点，分析并设计总体方案；（2）设计控制器中的硬件电路, 包括各类短路限流保护，并根据设计要求,采用再生制动实现了电机制动控制5；（3）设计基于89C51的PID控制器,编写相应程序,用Proteus或Matlab进行模拟仿真；（4）以电动自行车控制器为例，比较“博世”“高标”“晶汇”三家控制器优缺点做出相应Benchmark。 1.仿真部分：通过对电机驱动控制系统发展及现状的分析，以无刷直流电机为控制对象，提出一种以AT89C51单片机为核心完成控制无刷直流电机的启停、速度和方向，完成相应仿真指标。在系统中,采用了PWM技术对电机进行控制,通过对占空比的计
7、算达到精确调速的目的。AT89C5是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K bytes的可反复擦写的只读程序存储器,PEROM)和128 bytes的随机存取数据存储器,RAM),期间采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器9(CPU)和Flash存储单元,功能强大AT89C51单片机可灵活应用于各种控制领域。6控制器功率驱动逆变桥无刷直流电机电源电流传感器位置传感器系统总体方案框图 2.硬件实物：手工进行贴片焊接，完成以英飞凌XC8668为核心，通过控制相应管脚输入电平状态从而控制电机启停、电刹、
8、防盗、巡航、限速等多种功能，并进行原理分析。 3、毕业设计（论文）工作计划及进度安排：2013.2.25-2013.3.25 资料收集，选择焊接材料，撰写开题报告。2013.3.25-2013.4.25 编写程序，完成模拟仿真、实物焊接。2013.4.25-2013.5.20 初稿修改。2013.5.20-2013.6.10 定稿，准备答辩。参考文献：1 许宇翔基于DSP的直流无刷电机控制器的研究J 福建电脑，2010第5期2 刘刚，王志强，房建成 永磁无刷直流电机控制技术与应用机械工业出版社，20083 叶金虎 现代无刷直流永磁电动机的原理和设计科学出版社，20074 Peter B. Sc
9、hmidt Michael L . Gasperi Glen Ray Initial Rotor Angle Detection Of Non-Salient Pole Permanent Magnet Synchronous Machine CIEEE Industry Applications Society Annual Meeting New Orleans, Louisiana, October 5-9,19975贡俊，陆国林.无刷直流电机在工业中的应用前景和发展J.微特电机，2000(5):14-17. 6 胡汉才单片机原理及其接口技术M 清华大学出版社，2010-057詹瑜坤直流无刷电机原理及其数字化控制发展方向M 中国科技信息，2012年第22期8王洋，朱文基于XC866的无刷直流电机驱动器重庆理工大学学报（自然科学），2010-124、指导教师审查意见（对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预测）：指导教师（签名）： 年 月 日5、系部审查意见：系部负责人（签名）： 年 月 日
