永磁直线直流无刷电动机控制系统设计及实验研究

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ABSTRACTElectric 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.┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊KEY WORDS: Electric Vehicle,BLDCM,Vector control,SVPWM,Simulink┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章绪论 (5)1.1 课题研究的背景和意义 (5)第二章无刷直流电机的工作原理以及数学模型 (9)4.4 SVPWM的具体实现方法 (34)4.3.1 电压空间矢量的空间位置 (34)4.3.2 电压空间矢量的合成 (35)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章绪论1.1 课题研究的背景和意义燃油汽车在经过了一百多年的发展之后已经非常成熟丁，它使用方便、价格低廉，性能良好。

无刷直流电机控制系统研究与设计随着科技的不断发展，机械设备的发展趋势也在不断更新。

电机作为现代机械的核心部件之一，在现代工业生产中扮演着重要的角色。

无刷直流电机作为目前最先进的电机种类之一，具有低噪音、高效率、长使用寿命等特点，因此在现今的机械设备中得到了广泛的应用。

而无刷直流电机控制系统的设计与研究则成为了电机领域的重要研究方向之一。

一、无刷直流电机的基本原理无刷直流电机是指通过电子控制器将直流电源的电能，转换为可控制的交变磁通，引起电动机中的轴磁极旋转，从而实现驱动负载工作的过程。

无刷直流电机的主要部分包括转子、定子、通电线圈、传感器和控制器等。

其中，转子是电机的运动部分，通电线圈则是产生磁场的源头，通过控制电流方向使得旋转方向改变。

传感器是用于检测电机位置，通过反馈传递给控制器，控制器则根据传感器信号进行控制。

二、控制系统的设计与研究无刷直流电机控制系统的设计是整个电机系统的核心之一。

在系统设计中，首先需要进行电机的参数整定，包括电机驱动部分线路参数和速度环参数等。

在整定完毕之后，还需要进行系统电路的设计，以提高电机的运行效率并精准地实现控制功能。

电机控制器中采用的是微处理器来实现控制，控制器主要有速度、位置和角度控制等。

在设计控制器时要考虑的因素包括传感器的信号处理、电机运行环境的稳定性和动态响应能力等。

三、部件的选用与使用无刷直流电机的控制器由电源模块、微处理器模块、继电器模块、保护模块和监测模块等组成。

在进行控制器的选用时要考虑到电机的规格、负载特性等因素，并要进行充分的测试与验证。

同时，也要采用合适的电容器和电阻器等电路部件，以确保控制器电路的各项参数稳定。

在电机驱动方面，一般采用MOSFET器件或IGBT器件来驱动电机，以实现对电机的可控性。

四、系统性能与应用展望随着无刷直流电机控制系统的研究和发展，其在电动车、空调、床铣、缝纫机等领域已广泛应用，同时也在智能机器人、智能家居以及新能源等领域得到了广泛认可。

Internal Combustion Engine &Parts0引言随着人类工业社会的迅速发展，能源危机是21世纪各个国家所面临的重大危机，也是要实现可持续发展所必须解决的难题。

永磁无刷直流电机的发展历史可以追溯到上世纪四十年代，直到八十年代初期，在钕铁硼稀土这一永磁材料的突破性研究取得了巨大成果，并且加上生产力迅速提升，制造投入减小的影响，永磁无刷直流电机行业迎来了蓬勃发展。

近三十年来，随着科学研究的深入，永磁体性能得到了跃进式的提升，相应的电力电子器件的完善和蓬勃发展也促进了这一行业的迅猛发展。

永磁无刷直流电机控制系统研究方向与现代电力电子技术、现代控制理论、电机集成技术和微机技术等学科密切相关，相辅相成。

科学家们通过对其研究背景、研究意义、结构组成、工作原理、数学模型、硬件电路设计、软件设计等方面的深入研究，使得永磁无刷直流电机在拥有良好调速性能的情况下，机械换向和电刷等历史研究中出现的难点获得了解决，目前永磁无刷直流电机的用途遍布各行各业，小到家用电器，大到航空航天，都有永磁无刷直流电机的身影，发展前景不可估量。

1研究背景与意义从上世纪四十年代至今，永磁无刷直流电机的发展在实际应用上与永磁材料的突破性研究，生产力迅速提升，制造投入减小，电力电子器件的迅猛发展息息相关，在理论研究上与现代电力电子技术、现代控制理论、电机集成技术和微机技术等学科的深入研究息息相关。

由于其所具有的大功率、大转矩、高速度、高性能、微型化和数字化等特点决定了该行业宽广的发展前景，也吸引了不少科研工作者的目光。

目前永磁无刷直流电机在各行各业都得到广泛的应用，小到家用电器，大到航空航天，都有永磁无刷直流电机的身影。

基于上述原因，对永磁无刷直流电机的控制系统进行合理的、科学的、系统的研究探索是非常重要且必要的，这是现代工业发展和机电一体化所提出来的必须进行的挑战，这一研究具有深远的理论意义和实际应用价值，并且会给整个社会和相关行业带来巨大的经济效益。

永磁无刷直流电机控制系统设计1.电机模型的建立：建立电机的数学模型是进行控制系统设计的第一步。

永磁无刷直流电机可以使用动态数学模型来描述其动态特性，常用的模型包括简化的转子动态模型和电动机状态空间模型。

简化的转子动态模型以电机的电磁转矩方程为基础，通过建立电机的电流-转速模型来描述电机的动态响应。

这个模型通常用于低频控制和电机启动阶段的设计。

电动机状态空间模型则是通过将电机的状态变量表示为电流和转速变量，用微分方程的形式描述电机的动态特性。

这个模型适用于高频控制和电机稳态响应分析。

2.控制器设计：经典的控制方法包括比例积分控制器（PI）和比例积分微分控制器（PID）。

比例积分控制器是最简单的控制器，通过调节电流的比例增益和积分时间来控制电机的速度。

这种控制器适用于低精度控制和对动态响应要求不高的应用。

比例积分微分控制器在比例积分控制器的基础上增加了微分项，通过调节微分时间来控制系统的阻尼比，提高系统的稳定性和动态响应。

3.参数调节：在控制器设计中，参数调节和整定是非常重要的环节，主要包括根据系统的要求选择合适的控制器参数，并进行优化。

参数调节可以通过试探法、经验法和优化算法等方法进行。

其中，试探法和经验法是相对简单的方法，通过调整控制器的参数值来达到稳定运行或者较好的控制性能。

优化算法可以通过数学模型和计算机仿真的方式进行，通过优化目标函数和约束条件，得到最合适的控制器参数。

总结起来，永磁无刷直流电机控制系统设计主要包括电机模型的建立、控制器设计和参数调节。

在设计过程中，需要根据系统的要求选择合适的控制器，通过参数调节和优化算法来提高系统的稳定性和动态性能。

永磁无刷直流电动机控制系统的研究摘要无刷直流电动机是集材料科学、电力电子技术、微电子技术和电机理论等多学科为一体的机电一体化产品，在诸多领域有着广阔的应用前景。

随着大功率开关器件集成电路及高性能的磁性材料的进步，采用电子换向原理工作的永磁无刷直流电机取得了长足的发展。

永磁无刷直流电机既有直流电机的结构简单,运行可靠。

又具备交流电机运行效率高，无励磁损耗及调速性能好等诸多优点，在当今国民经济的各个领域里的应用日益普及。

维护方便的一系列优点永磁无刷直流电动机发展概况永磁无刷直流电动机是在有刷直流电动机的基础上发展起来的。

现阶段,虽然各种交流电动机同直流电动机在传动应用中占主导地位，但是永磁无刷直流电动机正受到普遍的关注。

自20世纪90年代以来,随着人们生活水平提高和现代化的生产、办公自动化的发展，家用电器、工业机器人等设备越来越趋向于高效率化、小型化及高智能化，作为执行元件的重要组成部分，电机必须具备精度高、速度快、效率高等特点，永磁无刷直流电机的应用因此而迅速增长.现阶段，虽然各种交流电动机和直流电动机在传动应用中占主导地位,但无刷直流电动机正受到普遍的关注.尤其在节能已成为时代主题的今天，无刷直流电机高效率的特点更显示了其巨大的应用价值。

无刷直流电机转子采用永久磁铁，其产生的气隙磁通保持为常值，因而特别适用于恒转矩运行；对于恒功率运行，无刷直流电机虽然不能直接改变磁通实现弱磁控制，但通过控制方法的改进也可以获得弱磁控制的效果。

由于稀土永磁材料的矫顽力高、剩磁大，可产生很大的气隙磁通，这样可以大大缩小转子半径，减小转子的转动惯量，因而在要求有良好的静态特性和高动态响应的伺服驱动系统中，如数控机床、机器人等应用中，无刷直流电机比交流伺服电机和直流伺服电机显示了更多的优越性。

目前无刷直流电机的应用范围已遍及国民经济的各个领域，并日趋广泛，特别是在家用电器、电动汽车、航空航天等领域已得到大量应用。

一．永磁无刷直流电动机与永磁有刷直流电动机的比较表1—1 永磁无刷直流电动机与永磁有刷直流动机的比较二．永磁无刷直流电动机系统的组成及组成框图2.1电机本体无刷直流电动机最初的设计思想还是来自普通的有刷直流电动机，不同的地方是将直流电动机的定子、转子的位置进行了互换，其转子为永磁结构，产生气隙磁通；定子为电枢，有多相对称绕组。

摘要本文主要研究了永磁无刷直流电机的基本拓扑结构、工作运行原理、数学模型和控制策略以及性能，以DSP(TMS320LF2407A)为核心，确立了一套的无刷直流电机的整体控制系统方案。

在Matlab/Simulink仿真下，建立了独立的功能模块，这些模块包括无刷直流电机的总体模块。

速度跟踪控制模块、电流滞环比较控制模块、转子位置跟踪计算模块等，再将各个功能模块进行有机的结合，搭建了基于MATLAB/Simulink无刷直流电机系统的仿真模型。

本文所提出和设计的无刷直流电机控制方案经理论分析，仿真证明是可行的。

同时，论文中提出的系统建模和仿真的新方法还为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。

关键词：无刷直流电动机；DSP；MATLAB；逆变器；PWMAbstractThis paper gives a deep research on basic structure, working principles, mathematical model and control performance of permanent magnet BLDC motor and build up a scheme of BLDC servo motor control system with the core of DSP (TMS320LF2407A). In Matlab/Simulink environment，the isolated functional blocks, including BLDC general block (including BLDCM block, torque computation block, rotation speed computation block, the back EMF block), current hysteresis control block, speed control block, rotor position computation block, voltage source inverter block etc, have been modeled. BLDC motor control system that this paper proposed is analyzed and simulated in Matlab/Simulink. The results prove the scheme is feasible, and the design requirements are achieved. The novel method of modeling and simulation given by this paper offered a new thought way for designing and debugging actual motors.Key words: brushless DC motor；DSP；MATLAB；Inverter；PWM目录第一章绪论 (5)1.1 课题研究的背景及现状 (5)1.2无刷直流电动机调速系统的发展 (6)1.2.1控制系统的发展及现状 (6)1.2.2控制算法的研究 (7)1.3 本文主要结构 (9)第二章无刷直流电机原理 (10)2.1 无刷直流电机控制系统结构 (10)2.2 无刷直流电机驱动选择 (11)2.3 无刷直流电机驱动特性 (13)2.4 无刷直流电机运行特性与原理 (17)第三章无刷直流电机的控制系统设计 (19)3.1 无刷直流电机控制策略 (19)3.1.1 无刷直流电机的开环控制策略 (19)3.1.2无刷直流电机的闭环环控制策略 (20)3.2 无刷直流电机调节器设计 (22)3.3 无刷直流电机数字控制系统 (24)3.3.1 TMS320LF2407X简介 (25)3.3 测速度算法 (29)第四章无刷直流电机的仿真 (31)4.1 MATLAB/Simulink简介及其功能 (31)4.2 BLDCM各模块的建立 (31)4.2.1 电流滞环控制模块 (31)4.2.2 速度控制模块 (32)4.2.3 转矩计算模块 (32)4.3 无刷直流电机仿真波形 (33)4.3.1 无刷直流电机仿真模型 (33)4.3.2 无刷直流电机仿真波形 (34)第五章总结与展望 (37)5.1 总结 (37)5.2 展望 (37)致谢 (38)参考文献 (39)第一章绪论1.1 课题研究的背景及现状从19世纪中叶到现在以来,电动机的使用就与人类社会发展和文明的进步紧密的结合在一起,电机作为一种机电能量转换的重要装置,其发展经历了很多时期，同时也有着广泛的应用范围，在各行各业和国民经济的发展中做出了很大的贡献。

小功率永磁无刷直流电动机的设计和仿真研究摘要永磁无刷直流电动机是把电机、电子和稀土材料的高新技术产品发展紧密的结合在一起的新型电机，它具有单位体积转矩高、重量轻、转矩惯量小、控制简单、能耗少和调速性能好等优点，因而在航天航空、数控机床、机器人、汽车、计算机外围设备、军事等领域及家用电器等方面都获得了广泛的应用。

因此，设计性能优异的永磁无刷直流电机具有重要的理论意义和应用价值。

本论文系统的研究了35w小功率永磁无刷直流电机的本体设计，包括设计方法、有限元分析、性能计算、软件仿真等。

本文主要的研究内容如下：1、综述了永磁无刷直流电机的研究现状、存在问题和发展前景，分析了永磁无刷直流电机的基本理论。

2、建立永磁无刷直流电机的数学模型，先利用解析法对该电机进行电磁设计，然后利用有限元法对电机进行优化。

3、基于星形连接三相三状态的控制电路，利用Infolytic公司的MagNet电磁场分析软件建立了永磁无刷直流电机的有限元分析模型，仿真分析其静态气隙磁场分布及动态带负载时的电机特性。

并将软件仿真所得结果与设计计算结果进行比较分析，验证了设计方法的正确性。

关键词：电机设计，无刷直流电动机，有限元分析，稳态特性第一章绪论1．1永磁无刷直流电动机的发展状况永磁无刷直流电动机是一种新型的电动机，其应用广泛，相关技术仍然在不断的发展中，该类电动机的发展充分体现了现代电动机理论、电力电子技术和永磁材料的发展过程。

其中，永磁材料、大功率开关器件、高性能微处理器等的快速发展对永磁无刷直流电动机的进步功不可没。

1821年9月，法拉第建立的世界上第一台电机就是永磁电机，自此奠定了现代电机的基本理论基础。

十九世纪四十年代，人们研制成功了第一台直流电动机。

1873年，有刷直流电动机正式投入商业应用。

从此以后，有刷直流电动机就以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，占据了极其重要的地位。

随着生产的发展和应用领域的扩大，对直流电动机的要求也越来越高。

摘要 (2)第1章绪论31.1 研究的目的和意义 (3)1.2 国内外研究现状 (3)1.2.1 国外研究现状 (4)1.2.2 国内研究现状 (4)1.3 论文组织结构 (5)第2章直流调速系统的方案选择和总体结构及框图62.1 直流电动机调速概述 (6)2.2 现行方案的讨论与比较 (6)2.2.1 选择方波PWM控制系统的理由 (7)2.2.2 选择IGBT的H桥型主电路的理由 (7)2.2.3 采用转速电流双闭环的理由 (8)2.3 系统方案的确定及框图 (8)第3章系统硬件电路设计103.1 单片机最小系统 (10)3.1.1 单片机最小系统与时钟电路 (10)3.1.2 定时器PWM发生电路 (12)3.2 驱动电路设计 (12)3.3 电流检测电路 (12)3.4 转速检测电路 (13)3.5 LCD12864显示电路 (14)3.6 电源电路 (14)3.7 按键电路 (15)3.8 蜂鸣器报警电路 (16)第4章系统软件设计184.1 系统整体软件设计 (18)4.2 PID算法设计 (19)4.2.1 PID简介 (19)4.2.1 PID参数计算 (19)结论 (22)摘要本设计研究了直流调速系统的国内外发展状况，并对并对调速系统设计方案进行选择，最终确定了PWM调控的PID算法转速电流双闭环控制的系统设计方案。

本设计可分为硬件设计与软件设计两部分，其中硬件设计采用STC98C52作为控制核心，电流检测电路、转速检测电路的检测到的参数分两路输送，一路输送给单片机，并通过与设置好的值进行比较，判断电路是否过载或短路，一旦电机故障，立即拉响蜂鸣器并在LCD中显示故障，另外一路反馈给PID控制器构成双闭环调节；在对系统的软件部分进行设计的过程中需要分别对主程序以及PID控制程序进行设计，其中主程序的作用是将单片机初始化，并进行数据处理，PID控制器三个参数的调整主要由PID计算程序实现。

永磁无刷直流电机控制系统设计永磁无刷直流电机控制系统设计一、引言永磁无刷直流电机（Permanent Magnet Brushless DC Motor，简称BLDC）是一种新型的电动机，具有结构简单、运行可靠、效率高等优点，在工业、交通、家电等领域得到广泛应用。

为了实现对BLDC电机的精确控制，设计一个高效稳定的控制系统成为必要之举。

本文将分析和论述永磁无刷直流电机控制系统设计的一些关键要素和方法。

二、永磁无刷直流电机基本原理BLDC电机是通过控制电流通与断，使电机的一组定子绕组提供恒定的磁场，从而推动转子转动的一种电动机。

根据转子上磁极的个数，可以分为两极、四极、六极等型号的BLDC电机。

当定子绕组中的三个相位依次通断电流时，电机能够顺利运转。

三、BLDC电机控制系统设计要素1. 传感器信号获取为了控制BLDC电机的运行，需要获取电机运行状态的反馈信号。

常用的传感器有霍尔效应传感器和位置传感器。

霍尔效应传感器可以感知电机转子磁场的变化，提供转子位置的信息。

位置传感器则提供更加精确的转子位置反馈，用以计算电机的转速和角度。

2. 电机控制算法在BLDC电机控制系统中，常用的控制算法有直接转矩控制（Direct Torque Control，简称DTC）和磁场定向控制（Field Oriented Control，简称FOC）等。

DTC算法通过对电流和磁通矢量进行控制，能够在实时动态调整电机的转矩和速度。

FOC算法则是通过调整控制电流的矢量方向，实现对电机转矩和速度的精确控制。

3. 电机驱动器选型电机驱动器是BLDC电机控制系统中的一个重要组成部分，其功能是将控制信号转化为实际电机转子的驱动电流。

在选择电机驱动器时，要考虑电机的功率、电压范围、控制接口等因素。

常见的驱动器类型有电流型和电压型两种，根据电机的实际需求进行选择。

四、永磁无刷直流电机控制系统设计方法1. 系统硬件搭建首先需要根据电机的参数和要求，选取合适的传感器和驱动器，并进行硬件搭建。

一、实验目的1. 了解无刷直流电机的结构、工作原理及其特性。

2. 掌握无刷直流电机的驱动电路设计方法。

3. 学习无刷直流电机的控制方法，包括启动、正反转、调速等。

4. 通过实验验证无刷直流电机的性能指标。

二、实验原理无刷直流电机（BLDC）是一种新型的直流电机，它采用电子换向器代替传统的机械换向器，具有高效、节能、体积小、寿命长等优点。

无刷直流电机的转子由永磁体和电枢铁心组成，定子由电枢绕组和电子换向器组成。

无刷直流电机的驱动电路主要包括电源、驱动器、传感器和电机本体。

驱动器负责将电源电压转换为适合电机运行的电压，传感器用于检测电机的转速和位置，电子换向器根据传感器信号实现电机的换向。

三、实验设备1. 无刷直流电机（型号：NMB 2406KL-04W-B36）2. 驱动器（型号：A123456）3. 电源（电压：12V）4. 传感器（型号：7891011）5. 示波器6. 万用表7. 螺丝刀四、实验步骤1. 连接电路：将无刷直流电机、驱动器、电源和传感器按照实验电路图连接好。

2. 测试电机：打开电源，观察电机是否能正常启动，并检查电机转速是否稳定。

3. 测试驱动器：使用示波器观察驱动器输出电压和电流波形，验证驱动器工作是否正常。

4. 测试传感器：使用示波器观察传感器输出信号，验证传感器工作是否正常。

5. 测试控制方法：启动：通过控制驱动器输出电压和电流，实现电机的启动。

正反转：通过改变驱动器输出电压和电流的极性，实现电机的正反转。

调速：通过改变驱动器输出电压和电流的大小，实现电机的调速。

6. 数据记录：记录电机在不同工作状态下的转速、电压、电流等数据。

五、实验结果与分析1. 电机启动：实验中，无刷直流电机能顺利启动，说明电机和驱动器工作正常。

2. 驱动器测试：通过示波器观察驱动器输出电压和电流波形，发现波形平滑，无异常，说明驱动器工作正常。

3. 传感器测试：通过示波器观察传感器输出信号，发现信号稳定，无异常，说明传感器工作正常。

直流无刷电机控制实验系统设计与实现摘要：伴随着社会和科技的发展，在产业的制造与使用中，永磁材料、电力电子技术、传感器技术、现代控制理论以及微型计算机技术都取得了巨大的进展。

基于上述相关材料、技术的研发与集成，使得其在直流无刷电动机的应用技术更为完备与成熟，并具有高效率、长寿命、低噪声等优良的速度－转矩性能等优点。

在新时期、新情况下，直流无刷电动机以其众多的优势和特点，在工业、家电等行业得到了越来越多的应用，这就对电动机的控制提出了越来越高的要求。

本文在已有的科研成果的前提下，针对当前我国在直流无刷电机方面的研发现状，提出了直流无刷电机的发展方向。

关键词：直流无刷电机；发展；现状分析由于其具有高效率、低噪声、结构紧凑、可靠性高、维修费用低等优点，在各类新能源汽车和各类家用电子产品中得到了广泛应用。

本文所设计的 BLDCM控制试验系统是以EV汽车为原型，具有EV汽车的基础性能；并对电动式汽车控制系统中的每一个功能进行了分区、分区的划分，方便了详细的试验方案的实施；同时，本试验所使用的24V的电压，使整个试验系统的直流母线电流不超过2A，从而避免了因大功率而造成的安全隐患和设备的损坏。

在软件设计方面，对程序的流程图进行了细致的设计，将各种控制功能以不同的形式包装起来，方便了软硬件的协作调试。

该实验平台可以应用于课堂实验，可以应用于课程设计，可以进行创新实验。

一、直流无刷电机（一）直流无刷电机基本结构直流无刷电机是同步电机的一种，即电机转子的转速主要受电机定子旋转磁场的速度和周边相应转子极数的影响直流无刷电机是21世纪发展起来的一种新型的机电一体化装备，它的主要组成是由电机本体、传动机构等组成，尤其是在工业生产中，被越来越多的人所采用。

至于直流无刷电机，则是将新老两代直流电机的优势相结合，不仅保留了传统直流电机的优势，而且在具体的结构设计上，基本上去掉了碳刷和滑环，达到了无级调速，而且速度范围也相对较宽，这样的话，在使用过程中，其过载能力会得到极大的提高，而且可靠性、稳定性和适应性也会得到很好的改善，最主要的是，在维护和维护过程中，可以方便地进行操作和维护。

无刷直流电机控制系统设计与应用无刷直流电机（BLDC）因其高效、可靠和低噪音等优点，在工业和家用设备中得到广泛应用。

控制BLDC电机需要一个精密的控制系统来实现速度和位置的准确控制。

本文将介绍无刷直流电机控制系统的设计原理和应用。

一、无刷直流电机控制系统的基本原理无刷直流电机是一种通过三相交流电驱动的电机。

它的转子是由永磁体组成，同时具备电动机和发电机的功能。

无刷直流电机控制系统由电机驱动器、传感器和控制器组成。

1. 电机驱动器：电机驱动器是控制BLDC电机旋转速度和方向的关键部件。

它接收外部的控制信号，并产生适当的电流和电压来驱动电机。

电机驱动器通常由功率转换器和电流放大器组成。

2. 传感器：传感器用于检测电机的转子位置和速度，并将这些信息传输给控制器。

传感器可以是霍尔效应传感器、光电编码器或磁编码器等。

3. 控制器：控制器根据传感器提供的反馈信息，计算出适当的电压和电流信号，通过电机驱动器控制电机的转速和方向。

控制器通常采用微处理器或数字信号处理器来实现运算和控制算法。

二、无刷直流电机控制系统的设计步骤无刷直流电机控制系统的设计涉及以下步骤：1. 确定电机的性能要求：根据应用需求确定电机的额定功率、额定电压和转速范围等参数。

2. 选择适当的电机驱动器：根据电机的性能要求选择适当的电机驱动器。

电机驱动器应具备高效、可靠和精确控制的特点。

3. 选择合适的传感器：根据控制系统的要求选择合适的传感器。

传感器应能够准确检测电机的转子位置和速度。

4. 设计控制算法：根据电机的特性和控制要求，设计适当的控制算法。

常用的控制算法包括PID控制、矢量控制和直接扭矩控制等。

5. 调试和测试：进行控制系统的调试和测试工作，验证系统的性能和稳定性。

根据实际情况进行参数调整，以实现更好的控制效果。

三、无刷直流电机控制系统的应用无刷直流电机控制系统广泛应用于各个领域，特别是需要精确控制和高效能转动的场景。

以下列举几个常见的应用：1. 工业自动化：无刷直流电机控制系统在机床、自动化生产线和机器人等领域得到广泛应用。

一种永磁直流无刷电机的控制方法及实现摘要：随着现代工业技术的迅猛发展，电机控制及驱动系统在各个领域中扮演着关键角色。

永磁直流无刷电机由于其高效性、高功率密度和精确转速控制而成为驱动技术的热门选择。

然而，传统霍尔传感器控制PMBLDC存在非线性和精度不足等问题。

因此，研究如何实现线性霍尔控制对于提高PMBLDC的性能至关重要。

本研究通过深入分析霍尔传感器的工作原理，旨在设计一种创新的控制策略，以实现PMBLDC精确线性控制。

关键词：永磁直流无刷电机；线性霍尔控制；驱动电路引言：电机系统一直被广泛应用于工业自动化、电动车辆、家电等众多领域。

在众多电机类型中，永磁直流无刷电机（PMBLDC）因其高效性、高功率密度、低维护成本和精确的转速控制而备受关注。

然而，传统PMBLDC控制方法仍然存在一些挑战，其中包括控制精度不足等问题，制约着PMBLDC的高精度发展。

随着技术不断进步，线性霍尔传感器作为一种关键电机控制元件，可提供更精确的位置和速度反馈，从而为PMBLDC控制提供了新的控制方案。

1.永磁直流无刷电机组成永磁直流无刷电机通常由几个主要部分组成，一是定子，是电机的固定部分，通常由铁芯和线圈组成。

定子线圈是电机的“心脏”，通过施加电流，其会产生一个旋转磁场，与永磁体磁场相互作用，驱动电机运转。

二是转子，是电机的旋转部分，通常包含一个轴和与之连接的永磁体。

永磁体也是电机核心，提供着稳定磁场。

永磁体可以是永久磁铁，通常由稀土磁铁材料制成，如钕铁硼（NdFeB）磁铁等。

转子旋转通过与定子磁场的相互作用来实现，从而将机械能传输到电机轴上。

三是霍尔传感器，用于检测转子位置，以便可以精确控制电机旋转。

同时霍尔传感器可以根据转子位置向控制器提供反馈信息，控制器可以相应地调整电流供给。

1.永磁直流无刷电机控制系统硬件设计2.1整体硬件设计永磁直流无刷电机的控制系统，包括主控制器、电源电路、逆变器驱动电路、电流采样电路、位置采样电路、永磁直流无刷电机。

一种无刷直流电动机控制系统设计1.引言永磁直流无刷电机是近年来迅速成熟起来的一种新型机电一体化电机。

该电机由定子、转子和转子位置检测元件霍尔传感器等组成,由于没有励磁装置,效率高、结构简单、工作特性优良,而且具有体积更小、可靠性更高、控制更容易、应用范围更广泛、制造维护更方便等优点,使无刷电机的研究具有重大意义。

本系统设计是利用调压调速，根据调整供电PWM电源的占空比进而调整电压的方式实现。

本设计采用无刷直流电机专用控制芯片MC33035，它能够对霍尔传感器检测出的位置信号进行译码,它本身更具备过流、过热、欠压、正反转选择等辅助功能,组成的系统所需外围电路简单，设计者不必因为采用分立元件组成庞大的模拟电路,使得系统的设计、调试相当复杂,而且要占用很大面积的电路板。

MC33035和MC33039这两种集成芯片也可以方便地完成无刷直流电动机的正反转、运转起动以及动态制动、过流保护、三相驱动信号的产生、电动机转速的简易闭环控制等。

利用专用集成芯片构成的无刷直流电机控制系统，具有集成度高、速度快及完善的保护功能等特点。

驱动电路结构简单，因而整个线路外围元件少、走线简单，可大大减小逆变器体积。

2.系统原理该闭环速度控制系统用三个霍尔集成电路作为转子位置传感器。

用MC33035的8脚参考电压（6.24V）作为它们的电源，霍尔集成电路输出信号送至MC33035和MC33039。

系统控制结构框图如图1所示，MC33039的输出经低通滤波器平滑，引入MC33035的误差放入器的反相输入端，而转速给定信号经积分环节输入MC33035的误差放大器的同相输入端，从而构成系统的转速闭环控制。

图1系统控制原理3.控制电路设计MC33035的工作电源电压范围很宽，在10V-30V之间，芯片内含有基准电压6.25V。

MC33035内部的转子位置译码器主要用于监控三个传感器输入,以便系。

永磁无刷直流电机的设计与控制摘要：现在处于电气时代，在现代化的生产和生活中电动机的作用都是很重要的，不管是在工农业生产、交通运输、国防、航空航天以及医疗卫生、商业办公中，都使用了各种各样的电动机，有一些数据表示，我国生产的电能一大部分都用于电动机。

所以可以看出，电动机与我们的生活有着很大的联系，在生活中的应用也越来越广泛。

永磁无刷直流电机则是近些年来快速发展起来的一种新型的电机，它使用电子换相器取代有刷直流电机和机械换向，既具有交流电机结构简单、运行可靠，维护方便等优点，还具备直流电机运行效率高，调速性能好等诸多优点，而且转子采用永磁体励磁，无励磁损耗，在工业控制的各个领域已得到广泛的应用，本文就将探讨它的设计与控制。

关键词：电磁无刷；直流电机；设计与控制前言其实永磁无刷直流电机的发展是建立在传统的直流电机上边的，因此它也保留了很多传统电机的优点，但是又比传统的电机性能好，最受人们欢迎的还是因为它产生的噪声很低，使用效率也比较高，还有就是使用时间长，控制结构特别简单，所以目前国内也一直在研究永磁无刷直流电机，虽然有了一些成就，但是和国外一些比较先进的技术相比还是有一定的差距，所以我们先要探讨的是如何结合我国的实际情况，在永磁无刷直流电机技术上有所提高。

1.无刷直流电机控制原理1.1无刷直流电机的结构由于无刷直流电机是以传统的电机为基础设计的，所以两种电机的结构是基本相同的，而最大的不同主要体现在永磁无刷直流电机的电枢绕组是安装在定子上的，并且电机转子的转速是受电机定子旋转磁场的速度以及转子极数的影响。

电机的直流无刷驱动器是由电源部分和控制部分组成的，电源部分是给电机提供三相电源，而控制部分则是按照需求和转换输入电源频率。

电源部分一般输入的是直流电源，但是如果输入的是交流电的话，就需要先经过转换器把交流电变为直流电。

直流电机主要是由永磁材料制造的定子、电枢、换向器以及电刷等一些结构组成，只要在电刷的两端通入电流，转向器就能够自动地改变磁场的方向，这样的话，直流电机就能够一直运转下去。

檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿Windows的网络存储服务器中。

可控制每个摄像头的拍摄区域的运动视频侦测（VMD）功能，可调整VMD的灵敏度触发VMD报警，同时视频错误、通讯失败、存储失败、存储空间溢出等事件或信息触发时，可通过E-mail、DO触发器、声音报警或触发PTZ 摄像头调整到预先设定好的位置。

5系统特点（1）系统集成：基于IP的网络易于和其它应用系统整合（IP Based NetWorks）。

（2）完全数字化图像：易于编辑、存储和传输。

（3）高扩充性：可任意增加摄像机、应用服务器或其它监控设备，方便扩展系统。

（4）更富灵活性，易于系统管理、维护和升级。

（5）便于从任何时间、任何地点进行远程访问与控制监视。

参考文献：［1］田瑞庭.常用可编程序控制器编程器及编程软件使用手册［M］.北京：机械工业出版社，1994.作者简介：尹文波（1969－），男，助理工程师。

现在兖矿集团南屯煤矿从事煤矿机电技术管理工作。

（收稿日期：2009－11－03；责任编辑：姚克）永磁无刷直流电机控制系统研究刘波（中北大学信息与通信工程学院，山西太原030051）摘要：从永磁方波无刷直流电动机的控制特性出发，提出了基于数字信号处理技术的控制策略，给出了所采用的PWM开关方案。

介绍了以TMS40DSP为控制核心永磁无刷直流电动机数字控制系统的设计与实现，实验结果表明，该系统具有良好的控制性能和调速性能。

关键词：永磁无刷直流电动机；数字信号处理；数字控制系统中图分类号：TM351；TP11文献标识码：B文章编号：1001－0874（2010）02－0017－03 Study of the Control System for Permanent Magnet Brushless DC MotorLIU Bo（Information and Communication Engineering Department，North University of China，Taiyuan030051，China）Abstract：By the control characteristics of permanent magnet brushless DC motor with square-wave current，the control strategy based on digital signal processing technology is proposed，and the adopted PWM switching scheme is carried out.The design and implementation of digital control system with TMS40DSP as the control core for permanent magnet brushless DC motor is described，experimental results show that the system has better control performance and speed performance.Keywords：permanent magnet brushless DC motor；digital signal processing；digital control system1永磁无刷直流电动机控制特性从电动机设计角度，永磁无刷直流电动机转子磁钢采用性能优异稀土永磁材料，优化磁路设计，使电动机获接近于方波气隙密。