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基于单片机的无刷直流电机控制系统设计与实现
资料介绍
无刷直流电机利用电子换向器取代了直流电动机的机械换向器,消除了由于机械换向器带来的电磁干扰、电刷磨损、需要维护等问题,延长了电机的寿命。同时,也继承了直流电动机调速范围宽、转矩大、运行稳定、噪音低、功率密度高等优点,因而对无刷直流电机控制系统的研发有重要意义。
论文首先在综合国内外相关研究文献的基础上,介绍了无刷直流电机的特点和发展过程;分析了无刷直流电机的本体结构和工作原理;阐述了电机转子位置与电机相绕阻导通顺序的关系;给出了电机霍尔位置传感器的安装方法。建立了无刷直流电机控制系统的计算机仿真模型,用仿真的方法对电机转速闭环系统和转速、电流双闭环系统进行了研究。
其次,根据无刷直流电机的调速原理和控制系统的调速需求,给出了系统硬件模块化的设计方案。系统分为控制电路、功率电路两部分来设计,核心处理器选择 NEC公司的μPD78?1213单片机,逆变单元选择Fairchild公司的智能功率模块IPM;研究重点放在了处理器保护方案的设计、开关电源的设计、智能功率模块保护方式和驱动电路的设计。参照仿真模型研究中的控制算法,在处理器中实现了由PI算法调节的转速闭环控制系统和转速、电流双闭环控制系统的软件设计。
根据用户需求,采用Labview设计监测界面,读取电机运行过程中电流、转速等电机状态量,作为系统调试的辅助工具,提高了控制算法和整体系统调试的效率。
最后,样机调试,实验结果表明,设计方案合理,保护功能全面,工作稳定,达到了预期的功能需求。
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