应用于热敏打印机的直流无刷电机调速系统的研究

论文摘要

无刷直流电机既具备交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列特点,又具有直流电机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多特点,故其在国民经济的各个领域,如航空航天、机器人、数控机床、医疗器械、仪器仪表、计算机驱动器及高档白色家电等方面得到了广泛应用。随着控制技术的发展和制造成本的进一步降低,它将在众多应用场合逐步取代其他种类的电动机。本论文以将无刷直流电机用于热敏打印机驱动为目标,设计了基于数字信号控制器(dsPIC)的无刷直流电机调速系统,并对电机和控制系统进行了实验。本论文首先分析了直流无刷电机的国内外研究现状和发展方向,深入研究了无刷直流电机的组成环节、运行原理和控制方法,并确定了以dsPIC高性能电机控制专用芯片为核心的双闭环控制方案,该方案结构简单,并能充分满足设计要求。本论文在接下来的部分重点论述了无刷直流电机控制系统的软硬件设计和关键技术的研究。在硬件设计部分,本文详细介绍了控制系统的组成和关键模块(如人机接口模块、位置信号处理电路、电流检测电路、故障保护电路)的设计。在软件设计部分,论文也详细地叙述了关键部分的设计思想和实现方式。最后,论文对整个无刷电机控制系统进行了实验,并对实验结果进行了详细的分析。据此给出了全文总结,也对未来工作提出了建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 对永磁无刷直流电动机进行研究的目的和意义
• 1.2 永磁无刷直流电动机国内外研究的发展历程、现状和趋势
• 1.2.1 国内研究的发展历程、现状和趋势
• 1.2.2 国外研究的发展历程、现状
• 1.2.3 国内外研究的热点和趋势
• 1.3 本课题研究的目的和主要内容
• 第2章 无刷直流电机的原理与控制方案
• 2.1 无刷直流电动机的基本结构和组成环节
• 2.2 无刷直流电动机的基本工作原理
• 2.3 无刷直流电动机的数学描述
• 2.4 无刷直流电动机的双闭环总体控制方案
• 2.5 本章小结
• 第3章 系统的硬件实现
• 3.1 概述
• 3.2 控制核心介绍
• 3.3 位置信号处理电路设计
• 3.4 功率驱动和逆变电路设计
• 3.5 电流检测电路设计
• 3.6 故障保护电路设计
• 3.7 人机接口模块设计
• 3.8 硬件可靠性设计
• 3.9 本章小结
• 第4章 软件设计
• 4.1 引言
• 4.2 系统控制器的软件控制机理
• 4.2.1 电机控制系统的换相过程
• 4.2.2 转速的测量
• 4.2.3 电流环的反馈
• 4.3 控制软件的编制
• 4.3.1 主程序
• 4.3.2 系统中断服务子程序
• 4.3.3 看门狗程序
• 4.4 本章小结
• 第5章 实验结果与分析
• 5.1 实验结果及分析
• 5.1.1 HALL 位置信号
• 5.1.2 PWM 波形图
• 5.1.3 转速误差的测量
• 5.2 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢