直流电机换向火花的毕业设计
目录
1 绪论 (1)
1.1课题研究的目的 (1)
1.2课题研究的意义 (1)
1.3课题主要研究的容 (2)
2 飞机电机火花原位检测设计方案 (4)
2.1电机的介绍 (4)
2.1.1 直流电机的应用 (4)
2.1.2 直流电机的工作原理 (4)
2.1.3 直流电机的结构及作用 (5)
2.2火花检测方案介绍 (6)
2.2.1换向火花图象监测法 (6)
2.2.2 直流电机换向火花的数值分析法 (10)
2.3 硬件框图的设计 (11)
2.4单片机的简介及使用 (12)
2.4.1 MCS—51 引脚及片结构形式 (13)
2.4.2输入/输出（I/O） (16)
2.4.3 定时/计数器 (18)
2.5检测方案可行性论证 (22)
2.5.1 火花成因 (22)
2.5.2 方案的可行性论证 (23)
2.5.3 测试原理 (24)
2.6原位检测技术 (25)
2.6.1 原位检测的方法和作用 (26)
2.6.2 原位检测的特点与要求 (27)
2.7硬件电路的设计 (28)
2.7.1 电源电路的设计 (28)
2.7.2 自校电路设计 (29)
2.7.3 峰值检测保持电路设计 (30)
2.7.4 放大电路设计 (31)
2.7.5 MCU电路的设计 (31)
3 软件具体设计方案 (33)
3.1主程序设计概述 (33)
3.2中断服务程序概述 (34)
4 调试与分析 (35)
结论 (38)
致谢 (39)
参考文献 (40)
附录I 元器件清单 (41)
附录II 程序 (42)
1 绪论
1.1 课题研究的目的
由于飞机的电气系统需要直流电机的驱动，而直流电机又带有换向器。电机运行过程中，在换向时，往往会产生火花，这样不仅对电机的安全运行产生危害，而且强烈的电磁干扰将影响周围的电子设备和通讯系统，同时也造成了不必要的能量损耗，在易燃易爆现场还会造成恶性事故。
维修厂对K8飞机电气系统的检查维修，有出机前检查与维修检查两大类。出机前检查是通过检查人员对电气设备工作状况的直接检查，决定是否允许出机，由于没有科学手段，检测的准确性完全取决于检查人员的技术水平与实际经验。维修检查是把电气设备拆卸后在电气测试台上进行检查，这种方法虽然科学可靠，但检查周期长，又由于过多的拆装还会增加人为故障。
为此，便提出了研制一种在不拆卸飞机电气设备前提下，能够原位对飞机电气系统进行准确快速的检测的仪器。
1.2 课题研究的意义
直流电动机，由于具有良好的启动和调速性能，在轧钢、交通、机床起重设备、建筑机械直至家用电器等工业、国防、民用行业有着广泛的应用。但是，该类电机在换向器换向时，会产生电火花，会影响电机的安全运行，强烈的电磁干扰将影响周围的电子设备和通信系统，造成不必要的能量损耗。在飞机上的飞机机舱、升降舵、方向舵操纵系统、防撞灯、着陆灯、使用液压变流机的液压系统，这些机构都采用直流电机驱动，一旦发生事故，损失不可估量。因此，需要有效地判断火花等级是否超标，电机是否需要维修或完全更换。
本课题是经过多年的飞机火花检测的经验，提出一种切实可行的火花检测方案：采用将电源稳定的直流电压与电机产生的火花序列脉冲进行分离和积累的办法，达
到测量火花强度的目的。具有检测等级准确，可操作性强的优点。
项目的推广应用前景：该仪器生产与其他的电子仪器的生产类似，需要生产车间及常用的焊接装配的工具即可。生产成本低，投资少，见效快。使用条件，需要有直流稳压电源或27V电瓶。直流电机正常单独供电。由于该仪器为专用特种设备，因此技术含量较高，生产成本低（总价格的20%），利润空间大（约60%）。年生产能力1000台，可以有200万以上的纯利润。
1.3课题主要研究的容
主要研究容有：利用直流电机工作时产生的火花会反馈到电源线上这一特点,把这个脉冲信号与电源线上的直流信号进行隔离检测,并通过电路设计对测量原理予以实现。经过大量的实验和部队试用,证明该检测仪可以方便快捷地完成测试任务,具有较高的测试精度。并且通过简单的改装可以满足系列飞机的机载直流电机的火花测试,具有较强的扩展性。
应用的关键技术有：提出了利用电源的回馈信号进行火花检测的新方法，在一个闭合的在线系统中，电信号在系统各相关单元的作用后，能呈现出系统的整体特征，整体特征一般通过向外的能量扩散而表现出来，如散发的电磁波、声音、震动、运动的动能等。同时系统的相关单元之间又存在局部特征，其中局部体现为电信号（电流.电压）的相互作用可以在系统的合适位置取出相互作用后的信号，通过对相邻单元的分析有效的提取我们关心的信号，基于这样的思想，在使用电瓶供电（或其他直流电源，波纹低于10mv）的直流电机带载的工作系统中，直流电机在工作时，产生的换向器火花信号是该系统中的扰动信号，将此信号叫做此系统中的电源回馈信号。为了能够得到较强的能量信号，可以在电源的两端分别串接适宜大小的电感，通过滤波将电机换向信号部分滤掉，而后边可以得到换向器火花信号，经过信号放大、整形、脉冲保持电路后，送到单片机处理，得到火花系数，该火花系数可以反映火花信号的能量。对各种电机的火花系数进行了标定，技术性强。
本课题的实现过程大致可以分为：火花模拟检测模块、MCU模块、A/D数据采集功能模块、数码显示模块、模拟和数字调零和校正模块。而其后的火花模拟检测模块通过电机选择开关对被测电机的电压和电流进行滤波和放大等处理后，转化为
可采集电压的信号，送给A/D转换器。
2 飞机电机火花原位检测设计方案
2.1 电机的介绍
电机是一种利用电磁感应原理进行机电能量转换或信号传递的电气设备或机电元件。
电机从电流角度可以划分为直流电机和交流电机两大类。本课题主要研究直流电机。直流电机在不同的运行状态中又可以分为发电机和电动机两种。
2.1.1 直流电机的应用
在发电厂里，同步发电机的励磁机、蓄电池的充电机等，都是直流发电机。此外，在许多工业部门，例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机，通常都采用直流电动机作为原动机来拖动机械工作的。直流发电机通常是作为直流电源，向负载输出电能；直流电动机则是作为原动机带动各种生产机械工作，向负载输出机械能。在控制系统中，直流电机还有其它的用途，例如测速电机、伺服电机等。虽然直流发电机和直流电动机的用途各不同，但是它们的结构基本上一样，都是利用电和磁的相互作用来实现机械能与电能的相互转换。
2.1.2 直流电机的工作原理
⑴直流发电机原理（机械能--->直流电能）
①定子（不动部件）上的励磁绕组通过直流电流(称为励磁电流If)时产生恒定磁场（励磁磁场，主磁场）；
②原动机带动电枢线圈旋转切割主磁场B,转速n(r/min)；
③电枢线圈的导体中将产生感应电势e=Blv；
④通过换向器与电刷的作用，可以引出单向（直流）的端电势eAB。
⑵直流电动机的原理
①将直流电源通过电刷和换向器接入电枢绕组，使电枢导体有电流流过。
②电机部有磁场存在。
③载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力 f 的作用 f=Blia （左手定则）。
④所有导体产生的电磁力作用于转子，拖动机械负载旋转。
2.1.3 直流电机的结构及作用
⑴主磁极主磁极的作用是建立主磁场。绝大多数直流电机的主磁极不是用永久磁铁而是由励磁绕组通以直流电流来建立磁场。主磁极由主磁极铁心和套装在铁心上的励磁绕组构成。主磁极铁心靠近转子一端的扩大的部分称为极靴，它的作用是使气隙磁阻减小，改善主磁极磁场分布，并使励磁绕组容易固定。为了减少转子转动时由于齿槽移动引起的铁耗，主磁极铁心采用1～1.5mm的低碳钢板冲压一定形状叠装固定而成。主磁极上装有励磁绕组，整个主磁极用螺杆固定在机座上。主磁极的个数一定是偶数，励磁绕组的连接必须使得相邻主磁极的极性按 N，S 极交替出现。
⑵机座——机座有两个作用，一是作为主磁极的一部分，二是作为电机的结构框架。机座中作为磁通通路叠部分称为磁轭。机座一般用厚钢板弯成筒形以后焊成，或者用铸钢件（小型机座用铸铁件）制成。机座的两端装有端盖。
⑶换向极——换向极是安装在两相邻主磁极之间的一个小磁极，它的作用是改善直流电机的换向情况，使电机运行时不产生有害的火花。换向极结构和主磁极类似，是由换向极铁心和套在铁心上的换向极绕组构成，并用螺杆固定在机座上。换向极的个数一般与主磁极的极数相等，在功率很小的直流电机中，也有不装换向极的。换向极绕组在使用中是和电枢绕组相串联的，要流过较大的电流，因此和主磁极的串励绕组一样，导线有较大的截面。
⑷端盖——端盖装在机座两端并通过端盖中的轴承支撑转子，将定转子连为一体。同时端盖对电机部还起防护作用。
⑸电刷装置——电刷装置是电枢电路的引出（或引入）装置，它由电刷，刷握，刷杆和连线等部分组成，电刷是石墨或金属石墨组成的导电块，放在刷握用弹簧以
直流电机的维护保养 1．短期维护 轧钢企业现场工况条件比较恶劣，如维护保养不当，就会出现直流电机换向变差的情况。根据现场实际工况条件优选碳刷，正确调整碳刷，可以使电机恢复正常的换向，确保电机的正常运行。 (1)碳刷的选用 碳刷的选用应综合其材料类别、电阻系数、密度、允许电流密度、允许速度、抗弯强度、硬度等技术参数进行优选。 如一台Z450-4B直流电机，额定功率700kW，额定电流1240A，最高转速1400r/min。该电机实际负荷为90％额定值，原随机配备的某牌号碳刷，在使用中表面油化，换向器表面出现黑色碳膜，碳刷磨损消耗很大，使用寿命不足1个月。经分析，选拜了一种电阻系数、密度、抗弯强度、允许电流密度及线速度较之原来均有提高的碳刷（表1）。磨合后，换向器表面重新形成良好的氧化膜，碳刷使用寿命达到了半年左右。 表1 (2)碳刷数量的最优配置 直流电机中碳刷数量应满足国标规定的负荷能力。按照《Z系列中型直流电动机技术条
件》ZBK23 001-89中的要求，金属轧机用直流电动机应能承受如下连续过载：①在额定电压、转速下，带115％额定负载连续运行；②在额定电压、转速、负载连续运行之后，紧接着以125%额定负载运行2h。 如某Z400-4B直流电机，额定功率400kW，额定电流715A。电机共有4个刷握杆，每个刷握杆上安装了6只碳刷，碳刷表面尺寸为25mm×32mm。那么碳刷设计工作面积（c m2）为： 单只碳刷表面积×每个刷握杆上的碳刷数量×电机极对数= 25×32×6×2=9600mm2=96cm2 在125%额定负载下，碳刷的工作电流密度为：715A×l.25÷96cm2=9.3A/cm2，在碳刷理论最佳工作电流密度8～12A/cm2的范围内。但在实际使用中，该电机最大负荷电流仅为600A，也就是说，该电机碳刷最大工作电流密度为：600A=96cm2=6.25A/cm2。远低于碳刷理论最佳工作电流密度的下限值8A/cm2。 碳刷工作电流密度过小，会造成电机换向器表面出现线状和槽状刻痕，缩短换向器的车削处理周期，缩短电机的使用寿命。反之，碳刷工作电流密度过大，则会造成碳刷及换向器表面发热、换向火花大。如表2对碳刷数量进行调整后，有效地避免了换向器表面的现状和槽状刻痕现象。 表2 (3)碳刷的布置 直流电机换向器刷握杆上的碳刷一般是平均布置的。但在需要对碳刷数量进行调整时，
河南科技大学 2009 届本科毕业论文 论文题目：基于单片机的直流电机调速系统设计 学生姓名： 所在院系：信息工程学院 所学专业：计算机科学与技术 导师姓名： 完成时间：2009-05-22
摘要 本文主要研究了利用MCS-51系列单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。文章中采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统，并且对PWM信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节，从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。此外，本文中还采用了芯片IR2110作为直流电机正转调速功率放大电路的驱动模块，并且把它与延时电路相结合完成了在主电路中对直流电机的控制。另外，本系统中使用了测速发电机对直流电机的转速进行测量，经过滤波电路后，将测量值送到A/D 转换器，并且最终作为反馈值输入到单片机进行PI运算，从而实现了对直流电机速度的控制。在软件方面，文章中详细介绍了PI运算程序，初始化程序等的编写思路和具体的程序实现。 关键词：PWM信号，测速发电机，PI运算 1
The Design of Direct Current Motor speed Regulation System Based On SCM Chenli School of Information and Engineering Abstract This article mainly introduces the method to generate the PWM signal by using MCS-51 single-chip computer to control the speed of a D.C. motor. It also clarifies the principles of PWM and the way to adjust the duty cycle of PWM signal. In addition, IR2110 has been used as an actuating device of the power amplifier circuit which controls the speed of rotation o f D.C. motor. What’s more, tachogenerator is used in this system to measure the speed of D.C. motor. The result of the measurement is sent to A/D converter after passing the filtering circuit, and finally the feedback single is stored in the single-chip computer and participates in a PI calculation. As for the software, this article introduces in detail the idea of the programming and how to make it. Key words:PWM signal，tachogenerator，PI calculation 2
无刷直流电动机 一、简介： 一种用电子换向的小功率直流电动机。又称无换向器电动机、无整流子直流电动机。它是用半导体逆变器取代一般直流电动机中的机械换向器，构成没有换向器的直流电动机。这种电机结构简单，运行可靠，没有火花，电磁噪声低，广泛应用于现代生产设备、仪器仪表、计算机外围设备和高级家用电器。 同步电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。而转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。无刷电动 机结构如图1。 图1无刷直流电动机结构图 二、特点（优点及意义）： 1、全面替代直流电机调速、全面替代变频器+变频电机调速、全面替代异步电机+减速机调速； 2、可以低速大功率运行，可以省去减速机直接驱动大的负载；3 3、具有传统直流电机的所有优点，同时又取消了碳刷、滑环结构； 4、转矩特性优异，中、低速转矩性能好，启动转矩大，启动电流小； 5、无级调速，调速范围广，过载能力强； 6、体积小、重量轻、出力大； 7、软启软停、制动特性好，可省去原有的机械制动或电磁制动装置； 8、效率高，电机本身没有励磁损耗和碳刷损耗，消除了多级减速耗，综合节电率可达20%~60%，仅节电一项一年可收回购置成本；
9、可靠性高，稳定性好，适应性强，维修与保养简单；10、耐颠簸震 动，噪音低，震动小，运转平滑，寿命长；11、没有无线电干扰，不产生火花，特别适合爆炸性场所，有防爆型；12、根据需要可选梯形波磁场电机和正旋波磁场电机。i 三、发展历程： 无刷电动机的诞生标志是1955年美国D．Harrison等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利。而电子换相的无刷直流电动机真正进入实用阶段，是在1978年的MAC经典无刷直流电动机及其驱动器的推出。之后，国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究，先后研制成方波无刷电机和正弦波直流无刷电机。20多年以来，随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展，无刷电动机得到了长足的发展。无刷直流电动机已经不是专指具有电子换相的直流电机，而是泛指具有有刷直流电动机外部特性的电子换相电机。 直流电动机以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，但普通的直流电动机由于需要机械换相和电刷，可靠性差，需要经常维护；换相时产生电磁干扰，噪声大，影响了直流电动机在控制系统中的进一步应用。为了克服机械换相带来的缺点，以电子换相取代机械换相的无刷电机应运而生。1955年美国D．Harrison等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利，标志着现代无刷电动机的诞生。而电子换相的无刷直流电动机真正进入实用阶段，是在1978年的MAC经典无刷直流电动机及其驱动器的推出。之后，国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究，先后研制成方波无刷电机和正弦波直流无刷电机。20多年以来，随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展，无刷电动机得到了长足的发展。无刷直流电动机已经不是专指具有电子换相的直流电机，而是泛指具有有刷直流电动机外部特性的电子换相电机。ii 四、国内外无刷电机的发展现状： 1、市场：我国无刷直流电机的研制开发起于70年代初期，主要是为我国自行研制的军事装备和宇航技术发展而配套。由于需要量少，只需由某些科研单位试制提供就能满足要求。经过20多年的发展，虽然在新产品开发方面缩短了与国际先进水平的差距，但由于无刷电机产品是总和了电机、微电子、控制、计算机等技术于一身的高技术产品，受到了我国基础工业落后的制约，因此无论在产量、品种、质量及应用上与国际先进水平差距甚大。目前，国内研制的单位虽然不少，但能有一定批量的单位却屈指可数。当今日本、德国、台湾是无刷电机主要生产国和地区，日本的年产量超过8000万台，其中约50%出口海外，德国年产量约3000万台，台湾主要生产较低档次无刷电机，年产量超过1000万台。iii 2、技术：几乎所有的无刷电动机产品都是为特定用途设计制造的。试图生产一种通用系列无刷电动机来适应千变万化的市场需求，是不可能的。各公司设计制造各种特殊结构、特定用途的无刷直流电动机，在设计、结构和工艺新技术方面不断的革新，以适应不同整机市场的需求。例如： ①永磁材料技术：适应不同性能参数永磁材料，瓦型、环型表面粘接结构和
毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目：直流电动机无级调速 1．设计（论文）的主要任务及目标 (1) 本次的设计任务就是直流电动机无级调速的设计，使其能更好的为我们的生产和生活服务。 (2) 本次的设计目的就是要求设计要使得电动机转速可以由零平滑调至额定转速，能实现高速起动，具有较高的调速精度。 2．设计（论文）的基本要求和内容 (1) 直流电动机的基本知识 (2) 直流电动机的运行原理 (3) 主电路以及控制电路的设计 3．主要参考文献 [1] 张家生.电机原理与拖动基础.北京邮电学院出版社，2006年 [2] 唐介.电机与拖动. 北京:高等教育出版社,2003年 [3] 陈世元.电机学.中国电力出版社，2004年 [4] 徐邦荃.直流调速系统与交流调速系统.华中科技大学出版社,2008年 [5] 赵影.电机与电力拖动. 北京:国防工业出版社,2006年 4．进度安排 设计（论文）各阶段名称起止日期 1 论文初稿2012年12月27日 2 第一次修改2012年12月30日 3 第二次修改2013年01月08日 4 第三次修改2013年02月17日 5 论文终稿2013年03月16日 I
直流电动机无极调速 摘要 本设计主要是运用调速系统对直流电动机进行调速，使其实现无级的效果。此调速系统由主电路和控制电路两部分组成：主电路是采用晶闸管可控整流装置进行调速;控制电路是采用双闭环速度电流调节方法进行反馈。系统采用调压调速的调速方法可以获得与电动机固有机械特性相互平行的人为机械特性，调速方向是基速以下，只要输出的电压是连续可调的，即可实现电动机的无级调速。双闭环速度电流调节这种方法虽然初次头次成本相对而言较高，但它保证了系统的性能，保证了对生产工艺要求的满足，它既兼顾了启动时的电流的动态过程，又保证稳态后速度的稳定性，在起动过程的主要阶段，只有电流负反馈，没有转速负反馈。达到稳态后，只要转速负反馈，不让电流负反馈发挥主要作用很好地满足了生产需要。 关键词：无级调速；双闭环；晶闸管 II
太原市ZQ大厦办公楼Taiyuan ZQ office building
摘要 本设计为10层现浇钢筋混凝土框架结构的办公楼。设计进行了建筑和结构两方面的设计。其中结构设计是重点。 由于是高层建筑，所以除了竖向荷载外还应考虑地震作用下的结构内力。设计过程中注意要满足各规范的规定要求。 关键字：高层办公楼；框架结构；地震作用
ABSTRACT The design is about a 10-story cast-in-place reinforced concert frame structure office building. It is composed of architecture designing and structural designing. The focal point is the structural designing. The building is a high-level building, so we must consider the action that come from earthquake load beside the vertical load. During the designing we should pay attention to the prescription of the building codes. Key words: high-level office building; frame structure; earthquake load
目录 第1章建筑设计 (1) 1.1建筑设计概论 (1) 1.2办公楼设计 (1) 1.2.1建筑功能房间 (1) 1.2.2建筑门窗选用表 (1) 1.2.3工程做法 (2) 第2章结构设计说明 (5) 2.1 结构方案及布置 (5) 2.2 构件截面初定 (5) 2.2.1柱截面尺寸的确定 (5) 2.2.2梁截面尺寸的确定 (5) 2.2.3楼板厚度 (5) 2.3 基本假定与计算简图 (6) 2.3.1 基本假定 (6) 2.3.2 计算简图 (6) 2.4 重力荷载计算 (6) 2.4.1 屋面荷载 (6) 2.4.2楼面恒荷载 (6) 2.4.3楼面活荷载 (7) 2.4.4墙 (7) 2.4.5梁、柱自重 (8) 2.4.6 设备重量 (8) 第3章荷载作用效应计算 (9) 3.1 横向水平地震作用计算 (9) 3.1.1 重力荷载代表值计算 (10) (13) 3.1.2 框架的等效剪切刚度C F 3.1.3 主体结构刚度特征值及周期计算 (15) 3.1.4横向地震作用计算 (15) 3.2 横向水平地震作用下框架内力计算 (19) 在各框架柱间的分配 (19) 3.3.1框架地震剪力V f 3.3.2框架梁柱节点弯矩分配 (19) 3.3.3 框架柱轴力与框架梁剪力 (19) 3.3 竖向荷载作用下结构内力计算 (25) 3.4.1框架竖向荷载计算 (25) 3.4.2竖向荷载下框架内力计算 (28) 第4章荷载效应组合...................................... 错误！未定义书签。 4.1结构抗震等级............................................................................ 错误！未定义书签。 4.2框架梁弯矩和剪力设计值........................................................ 错误！未定义书签。 4.3框架柱内力设计值.................................................................... 错误！未定义书签。
1引言无刷直流电机最本质的特征是没有机械换向器和电刷所构成的机械接触式换向机构。现在，无刷直流电机定义有俩种：一种是方波/梯形波直流电机才可以被称为无刷直流电机，而正弦波直流电机则被认为是永磁同步电机。另一种是方波/梯形波直流电机和正弦波直流电机都是无刷直流电机。国际电器制造业协会在1987年将无刷直流电机定义为“一种转子为永磁体，带转子位置信号，通过电子换相控制的自同步旋转电机”，其换相电路可以是独立的或集成于电机本体上的。本次设计采用第一种定义，把具有方波/梯形波无刷直流电机称为无刷直流电机。从20世纪90年代开始，由于人们生活水平的不断提高和现代化生产、办公自动化的发展，家用电器、工业机器人等设备都向着高效率化、小型化及高智能化发展，电机作为设备的重要组成部分，必须具有精度高、速度快、效率高等优点，因此无刷直流电机的应用也发展迅速[1]。 1.1 无刷直流电机的发展概况 无刷直流电动机是由有刷直流电动机的基础上发展过来的。 19世纪40年代，第一台直流电动机研制成功，经过70多年不断的发展，直流电机进入成熟阶段，并且运用广泛。 1955年，美国的D.Harrison申请了用晶体管换相线路代替有刷直流电动机的机械电刷的专利，形成了现代无刷直流电动机的雏形。 在20世纪60年代初，霍尔元件等位置传感器和电子换向线路的发现，标志着真正的无刷直流电机的出现。 20世纪70年代初，德国人Blaschke提出矢量控制理论，无刷直流电机的性能控制水平得到进一步的提高，极大地推动了电机在高性能领域的应用。 1987年，在北京举办的德国金属加工设备展览会上，西门子和博世两公司展出了永磁自同步伺服系统和驱动器，引起了我国有关学者的注意，自此我国开始了研制和开发电机控制系统和驱动的热潮。目前，我国无刷直流电机的系列产品越来越多，形成了生产规模。 无刷直流电动机的发展主要取决于电子电力技术的发展，无刷直流电机发展的初期，由于大功率开关器件的发展处于初级阶段，性能差，价格贵，而且受永磁材料和驱动控制技术的约束，这让无刷直流电动机问世以后的很长一段时间内，都停
毕业设计（论文） 题目:无刷电机驱动的电动自行车 的控制系统设计 专业:数控技术 班级: 学号: 姓名: 指导老师:
摘要 近年来，燃油交通工具因尾气排放问题已造成城市空气的严重污染。于是发展绿色交通工具已经成为一个重要的课题。考虑到我国的国情，发展电动自行车具有重要的环保意义。随着电机技术及功率器件性能的不断提高，电动自行车的控制器发展迅速。本文设计采用无刷直流电机专用控制芯片MC33033为控制芯片，以功率器件MOSFET为开关器件驱动电机，实现对无刷直流电机的控制。设计出了电路原理图、印制板电路图和电路板实物的3维效果图。 关键词：无刷直流电机MC33033 原理图印制板电路图
Abstract In recent years, transportation fuel emission problem has been caused by urban air pollution levels. So the development of green transport has become an important issue. Taking into account China's national conditions, development of electric bicycles has important environmental significance. With the motor technology and continuously improve the performance of power devices, the rapid development of electric bicycle controller. This design uses a brushless DC motor for the control of dedicated control chip MC33033 chip, in order to power MOSFET devices as the switching device drive motor, to achieve control of the electric bike. Design a circuit diagram, PCB circuit diagrams and circuit board real 3-D renderings. Keywords：brushless DC motor MC33033 Schematic PCB circuit
一．选题意义及背景 我国的工业发展和城市建设带来大量的污水排放，做好污水的处理和再生利用，有利于保护水环境，保护水源，促进水资源的持续开发利用。污水处理厂要求达标排放。 二．毕业设计（论文）主要容 1.方案确定 按照原始资料数据进行处理方案的确定，拟定处理工艺流程，选择各处理构筑物，说明选择理由，进行工艺流程中各处理单元的处理原理说明，论述其优缺点，编写设计方案说明书。 2.设计计算 进行各处理单元的去除效率估算；各构筑物的设计参数应根据同类型污水的实际运行参数或参考有关手册选用；各构筑物的尺寸计算；设备选型计算、效益分析及投资估算。 3.平面和高程布置 根据构筑物的尺寸，合理进行平面布置；高程布置应在完成各构筑物计算及平面布置草图后进行，各处理构筑物的水头损失可直接查相关资料，但各构筑物之间的连接管渠的水头损失则需计算确定。 4.编写设计说明书、计算书 三．计划进度：
四．毕业设计（论文）结束应提交的材料： 1.污水处理厂总平面布置图1（含土建、设备、管道、设备清单等） 2.高程布置图1 3.A2O图 4．设计书一份
指导教师：教研室主任： 2012 年 12 月 1 日 2012 年 12 月 1 日 论文真实性承诺及指导教师声明 学生论文真实性承诺 本人重声明：所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。 除文中已经注明引用的容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿
毕业论文 课题名称无刷直流电机双闭环PI控制系统仿真 系部 专业 班级 学号 姓名 指导教师
摘要 本设计基于MATLAB/SIMULINK环境，利用其自带模块，编写S-函数程序，建立无刷直流电机的闭环控制系统模型。此系统采用转速-电流PI双闭环控制策略。其中，转速环为控制外环，使用PI控制算法；电流环为控制内环，采用滞环比较PWM控制方式，使得实际电流能跟踪参考电流。在分析了无刷直流电机的物理特性之后，可以建立其数学模型，将它与控制系统数学模型结合，就可以实现电机控制。将仿真结果与理论分析对比之后，可以看到本控制系统具有良好的控制效果。 关键词：无刷直流电机；双闭环控制系统；MATLAB/Simulink；PI控制 Abstract
based on MATLAB/SIMULINK environment, using the automatic module and writing S - function program establish a model of the closed loop control system of brushless dc motor. This system USES PI speed - current double closed-loop control strategy. Among them, the speed loop as the outer ring to use PI control algorithm; Current loop to control the inner ring, using the hysteresis PWM control mode, makes the actual current can track reference current. Physical properties after the analysis of the brushless dc motor, can establish its mathematical model, combined with control system mathematical model, it can achieve motor control. After compare the simulation results and theoretical analysis, you can see this control system has good control effect. Keywords: Brushless DC Motor; double-loop control system; MATLAB/Simulink; PI control
无刷直流电机控制系统的设计——毕业设计
学号：1008421057 本科毕业论文（设计） (2014届) 直流无刷电机控制系统的设计 院系电子信息工程学院 专业电子信息工程 姓名胡杰 指导教师陆俊峰陈兵兵 高工助教 2014年4月
摘要 无刷直流电机的基础是有刷直流电机，无刷直流电机是在其基础上发展起来的。现在无刷直流电机在各种传动应用中虽然还不是主导地位，但是无刷直流电机已经受到了很大的关注。 自上世纪以来，人们的生活水平在不断地提高，人们在办公、工业、生产、电器等领域设备中越来越趋于小型化、智能化、高效率化，而作为所有领域的执行设备电机也在不断地发展，人们对电机的要求也在不断地改变。现阶段的电机的要求是高效率、高速度、高精度等，由此无刷直流电机的应用也在随着人们的要求的转变而不断地迅速的增长。 本系统的设计主要是通过一个控制系统来驱动无刷直流电机，主要以DSPIC30F2010芯片作为主控芯片，通过控制电路采集电机反馈的霍尔信号和比较电平然后通过编程的方式来控制直流无刷电机的速度和启动停止。 关键词：控制系统；DSPIC30F2010芯片；无刷直流电机
Abstract Brushless dc motor is the basis of brushless dc motor, brushless dc motor is developed on the basis of its. Now in all kinds of brushless dc motor drive applications while it is not the dominant position, but the brushless dc motor has been a great deal of attention. Since the last century, constantly improve the people's standard of living, people in the office, industrial, manufacturing, electrical appliances and other fields increasingly tend to be miniaturization, intelligence, high efficiency, and as all equipment in the field of motor is in constant development, people on the requirements of the motor is in constant change. At this stage of the requirements of the motor is high efficiency, high speed, high precision and so on, so is the application of brushless dc motor as the change of people's requirements and continuously rapid growth. The design of this system mainly through a control system to drive the brushless dc motor, mainly dspic30f2010 chips as the main control chip, through collecting motor feedback control circuit of hall signal and compare and then programmatically to control the speed of brushless motor and started to stop. Keywords: Control system; dspic30f2010 chip; brushless DC motor
题目：PLC控制水处理系统设计专业：电气自动化 班级学号： 学生姓名 指导教师
目录 一、绪论............................................................................................................................................. - 1 - 1.1课题的提出............................................................................................................................ - 1 - 1.2 水处理自动控制的发展前景............................................................................................. - 1 - 1.2.1 水处理行业的发展趋势........................................................................................... - 1 - 1.2.2 水处理行业自动控制需求....................................................................................... - 1 - 1.2.3 水处理行业自控系统发展趋势............................................................................... - 2 - 1.3本课题的主要研究内容........................................................................................................ - 3 - 二、系统的理论分析及控制方案确定............................................................................................. - 3 - 2.1 水处理自动控制系统的控制要求................................................................................... - 3 - 2.1.1 系统控制................................................................................................................. - 3 - 2.1.2 报警及保护............................................................................................................. - 3 - 2.1.3 手动／自动转换功能手动操作方式..................................................................... - 4 - 2.1.4 系统单元控制......................................................................................................... - 4 - 2.2水处理系统工艺流程概述.................................................................................................... - 4 - 2.2.1 双级RO系统......................................................................................................... - 4 - 2.2.2 清洗系统................................................................................................................. - 5 - 2.2.3 循环水系统............................................................................................................. - 5 - 三、电气系统原理图......................................................................................................................... - 5 - 3.1电气系统主回路原理图........................................................................................................ - 5 - 3.1.1 双级RO系统主回路原理图（详见附录1）........................................................ - 5 - 3.1.2 清洗系统主回路原理图......................................................................................... - 5 - 3.1.2 循环水系统主回路原理图（详见附录2）.......................................................... - 6 - 3.2电气系统控制回路原理图.................................................................................................... - 7 - 3.2.1 双级RO系统控制回路原理图............................................................................... - 7 - 3.2.2 循环水系统控制回路原理图............................................................................... - 15 - 3.3 PLC的I/O端口分配及外围接线图............................................................................... - 21 - 3.3.1 PLC的I/O分配................................................................................................... - 21 - 3.3.2 PLC的外围接线图 .............................................................................................. - 22 - 四、系统的PLC程序设计 ........................................................................................................... - 23 - 4.1 PLC编程软件的选用....................................................................................................... - 23 - 4.2 PLC控制系统主回路设计............................................................................................... - 23 - 4.3 PLC控制系统主回路梯形图........................................................................................... - 24 - 五、心得体会................................................................................................................................... - 31 - 参考文献........................................................................................................................................... - 33 - 附录................................................................................................................................................... - 34 -
摘要 电动汽车具有清洁无污染，能源来源多样化，能量效率高等特点，可以解决能源危机和城市交通拥堵等问题。电动车作为国家“十二五规划”重点发展的节能环保项目，获得了广泛应用和发展。无刷直流电机用电子换向装置取代了普通直流电动机的机械换向装置，消除了普通直流电机在换向过程中存在的换向火花，电刷磨损，维护量大，电磁干扰等问题，成为了电动车驱动电机的主流选择。本文将采用基于空间电压矢量脉宽调制技术（SVPWM）的正弦波驱动无刷直流电机的方法来解决方波控制下的无刷直流电机启动抖动明显，动矩脉动大，噪声大等问题。控制系统实现了永磁无刷直流电机在不同负载下低转矩纹波，运动平滑，噪音小，启动迅速，效率高的运行效果。 本文主要研究内容如下： 1.对永磁无刷直流电机数学模型与矢量控制工作原理分析，首先对永磁无刷直流电机本体及数学模型分析，接着对矢量控制坐标变换和空间电压矢量脉宽调制技术的原理和实现进行分析。 2.电动汽车用永磁无刷直流电机矢量控制系统实现，首先分析电动汽车用永磁无刷直流电机矢量控制系统结构，最后将电动汽车用永磁无刷直流电机矢量控制系统用Matlab/Simulink仿真。 关键词：电动汽车，无刷直流电机，矢量控制，SVPWM，Simulink
ABSTRACT Electric Vehicle has no pollution and it can supply with diversify energy sources.Also it’s energy efficient is high.These advantages can solve the problems of global energy crisis increasing and city’s traffic jam. Electric Vehicle is widely developed and applied which is called as a national ‘five years plan’focused on development of energy conservation and environment protection projects.The brushless DC motor with electronic commutator which replaces the normal DC motor mechanical switchback unit emerged,and it eliminates a few problems such as commutation sparks,brush wear,a large amount of maintenance,electromagnetic interference and so on,becoming the mainstream selection of the Electric Vehicle drive motor selection. The paper adopted the sinusoidal current drive based on space vector pulse with modulation(SVPWM) method was proposed to solve the problems of start shaking ,large torque ripple and loud noise of brushless direct current motor under the control of square-wave.The control system enabled BLDCM with different load operating in the condition of the low torque ripple smooth rotation ,low noise and high efficiency . The main studies were as follows: (1)Analyzing the mathematical model of BLDCM and the principle of the vector control.firstly,to analyze the ontology of the BLDCM and mathematical model,then analyze the vector control coordinate transformation and theory of space vector pulse width modulation. (2)Electric vehicles with a permanent magnet brushless dc motor vector control system implementation. Firstly analyze the electric car with a permanent magnet brushless dc motor vector control system structure, finally to the electric car with permanent magnet brushless dc motor vector control system with Matlab/Simulink.