BLDC电机电子换向原理的 - 图文

南京工程学院

课程设计说明书(论文)

题 目 BLDC电机电子换向原理的 研究及软硬件实现 课 程 名 称 运动控制系统设计与调试 院（系、部、中心） 工业中心学院 专 业 自动化系统集成 班 级 D自集成102 学 生 姓 名 刘永政 学 生 学 号 233100235 设 计 地 点 基础实验楼C315 指 导 教 师 盛国良、吴京秋

设计起止时间：2013.6.17--2013.6.28

目 录

1.概述 ............................................................................................................................................... 2 2.设计任务和要求 ............................................................................................................................ 2

2.1任务和要求 ......................................................................................................................... 2

2.1.1 设计任务 ................................................................................................................. 2 2.1.2 设计要求 ................................................................................................................. 2 2.2研究路线 ............................................................................................................................. 3 3.系统结构设计 ................................................................................................................................ 3

3.1方案确定 ............................................................................................................................. 3 3.2硬件设计 ............................................................................................................................. 3

3.2.1 逆变电路设计 ......................................................................................................... 3 3.2.2 控制电路设计 ......................................................................................................... 4 3.2.3 检测电路设计 ......................................................................................................... 5 3.2.4 保护电路设计 ......................................................................................................... 6

4. 系统设计 ...................................................................................................................................... 7

4.1 换向逻辑设计 .................................................................................................................... 7 4.2 速度采集 ............................................................................................................................ 9 4.3 速度环控制程序 ................................................................................................................ 9 5.系统软件...................................................................................................................................... 11

5.1 软件流程 .......................................................................................................................... 11 6.总结 ............................................................................................................................................. 13 7.参考文献...................................................................................................................................... 13

1

1.概述

无刷直流（Brushless Direct Current， BLDC）电机是一种正快速普及的电机类型，它可在家用电器、汽车、航空航天、消费品、医疗、工业自动化设备和仪器等行 业中使用。正如名称指出的那样，BLDC 电机不用电刷来换向，而

是使用电子换向。BLDC 电机和有刷直流电机以及感应电机相比，有许多优点。其中包括： ? 更好的转速－转矩特性 ? 快速动态响应 ? 高效率 ? 使用寿命长 ? 运转无噪音 ? 较高的转速范围

此外，由于输出转矩与电机体积之比更高，使之在需要着重考虑空间与重量因素的应用中，大有用武之地。在本应用笔记中，我们将详细讨论BLDC 电机的构造、工作原理、特性和典型应用。

2.设计任务和要求

2.1任务和要求

2.1.1 设计任务

电机参数

? 额定功率PN(KW):1 ? 额定电压UN(V):310 ? 额定转速nN(RPM):3000 ? 转子磁极对数:5

? 霍尔传感器：3 2.1.2 设计要求

? 静态指标：

调速比：D=nmax/nmin≥1000； 静差率： s ≤3%。 ? 动态指标：

2

扰动产生的动态偏差：Δnmax/nmin ≤10%； 扰动产生的恢复时间：tv ≤0.5s；

2.2研究路线

1.系统硬件设计 —控制回路设计

? 控制器选择:PLC、计算机或微控制器，包含控制器外设选型 ? 给定器设计：模拟/数字 ? 驱动电源：隔离电源，浮栅

? 电流截止环节：电流、电压检测环节2.系统软件设计 —软件设计环境 ? 梯形图——PLC

? VC++、VB、CB、TC等——计算机 ? C——微控制器

—速度环软件（中断方式） ? 速度环调节周期

? 转子位置检测程序、换向子程序 ? 速度检测程序、ASR子程序

3.系统结构设计

3.1方案确定

1. 逆变电路设计 2. 控制电路设计 3. 检测电路设计 4. 保护电路设计 5. 换向逻辑设计

6. 速度采集、速度环控制程序

3.2硬件设计

3.2.1 逆变电路设计

3

该电路图为自举电路，以满足浮栅要求。

IR2103： 有自举供电能力，能在不使用外加隔离的情况下方便驱动小功率的全桥电路。 率。

3.2.2 控制电路设计

控制电路采用stc89c51做主控，单片机检测霍尔元件的回馈信号，对应输出换相信号，也同时测出电机转速。

输出换相信号通过二极管构成的与门，与单片机输出的pwm信号叠加，使得程序上更加容易操作。

此外主控上配备了输出按钮，和外部过电流检测外部中断输入。输出6个换相端子与前面的ir2103 mos管驱动电路相接。

电源电路： 输入是220V交流电，由于额定电压是310V，所以采用桥式滤波电路。

4

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/k2jf.html