无位置传感器的永磁无刷电机控制器的研究

论文摘要

永磁无刷直流电机是随着电力电子技术和高性能永磁材料的发展,而迅速发展并得到广泛应用的新机种,它不仅有传统直流电机良好的调速特性,而且具有结构简单,运行可靠,易于控制,维护方便和寿命长等优点。它的应用从最初的军事工业,向航空航天、医疗、信息以及工业自动化领域迅速发展。由于直流无刷电动机固有的特点,常规的控制方法必须装有位置传感器,由于位置传感器的存在,使得电机结构复杂,影响了运行的可靠性和增加了成本,并且复杂的工业环境不便于使用位置传感器。因此,研究无位置传感器直流无刷电动机调速系统显得尤为重要。课题设计的无位置传感器永磁无刷直流电机的控制器,在保证并进一步提高控制精度和性能的前提下,采用成本相对较低,性能优良的单片机作为控制核心,通过驱动逆变电路,可使电机在转速范围内精确控制。电机不导通相反电势的检测,通过电压比较器来完成,避免了直接通过A/D转换来完成,提高了单片机的执行速度；为了保证系统工作的安全性,实时监测电路的电流,一旦工作电流超过电机的额定电流,系统报警并使得逆变电路关闭。为了直观,系统采用液晶显示模块,可实时显示电机的转向、转速和电流等信息。本系统通过实际调试,控制效果良好,能较好的满足公司及市场的要求。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及来源
• 1.2 课题的国内外研究现状
• 1.3 课题研究的目的和意义
• 1.4 课题研究的主要内容
• 1.5 课题的创新点
• 第二章 无位置传感器永磁无刷电机控制器的总体设计
• 2.1 永磁无刷直流电机的工作原理
• 2.2 永磁无刷直流电机的运行特性
• 2.3 无位置传感器永磁无刷电机的设计要求
• 2.4 设计方案的比较和确定
• 2.4.1 驱动桥式电路的选择
• 2.4.2 转子位置检测方法的选择和确定
• 第三章 无位置传感器永磁无刷电机控制器的硬件设计
• 3.1 处理器及电机的选择
• 3.2 芯片的选择及电路的设计
• 3.2.1 电源的设计
• 3.2.2 逆变器主电路设计
• 3.2.3 不导通相反电势检测电路
• 3.2.4 电流检测电路
• 3.2.5 控制信号隔离电路
• 3.2.6 显示及报警电路
• 3.2.7 人机接口电路
• 第四章 无位置传感器永磁无刷电机控制器的软件设计
• 4.1 单片机的资源分配
• 4.1.1 I/O口的分配
• 4.1.2 数据存储器的分配和作用
• 4.1.3 各模块特殊寄存器地址声明
• 4.2 主程序
• 4.3 电机启动程序
• 4.4 调速程序
• 4.4.1 用单片机的PWM模块实现PWM功能
• 4.4.2 其他PWM方法简介
• 4.5 反电势检测程序
• 4.6 换相程序
• 4.7 电流检测程序
• 4.8 显示程序
• 4.9 实验结果分析
• 4.9.1 电机的启动调试
• 4.9.2 电机的调速特性
• 第五章 控制器的保护措施
• 5.1 硬件抗干扰技术
• 5.1.1 电源干扰的抑制措施
• 5.1.2 PCB的抗干扰措施
• 5.2 软件抗干扰技术
• 5.2.1 初始状态及故障封锁
• 5.2.2 桥臂互锁及死区时间
• 5.2.3 指令冗余技术
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位器件取得的科研成果
• 电路板的原理图
• PCB 图
• 详细摘要
• Abstract