无刷直流电机控制系统仿真-毕业设计

直流无刷电机毕业设计毕业设计论文论文题目：直流无刷电机学生姓名：学生学号：专业班级:指导教师：日期：AbstractBrushless DC Motor摘要无刷直流电机是最近发展起来的结合了多学科技术的一种新型电机，结合机电一体化，具有高速度、高效率、高动态响应、高热容量和高可靠性、免维护等优点，同时还具有低噪声和长寿命等特点。

非常适合使用在24小时连续运转的产业机械及空调冷冻主机、风机水泵、空气压缩机负载;低速高转矩及高频繁正反转不发热的特性，更适合应用于机床工作母机及牵引电机的驱动;其稳速运转精度比直流有刷电机更高,比矢量控制或直接转矩控制速度闭环的变频驱动还要高,性能价格比更好,是现代化调速驱动的最佳选择。

目前无刷电机已广泛应用于各种领域，如医疗仪器、分析仪器、材料处理、过程控制、机床工业、纺织工业、轻工机械、电动自行车等。

无刷直流电机的控制要比普通有刷电机的控制要复杂得多。

目前直流电机的控制方法主要有两种，一种是采用专用得直流电机控制芯片，如Motorola公司的MC33035；另一种控制方法各个厂家根据自己的需求采用单片机或DSP进行开发设计。

本设计主要采用嵌入式单片机ATMEGA48写入控制程序，从而形成一种高性能直流无刷电机控制器。

其不但能实现MC33035直流电机控制芯片的全部功能，而且具有接口灵活，功能完善，成本低廉、全数字控制等优点，用户能根据不同应用场合进行灵活配置。

关键词：无刷直流电机、HALL、PWM目录Abstract ............................................................................................... 错误!未定义书签。

摘要..................................................................................................... 错误!未定义书签。

技术推广基于 DSP 无刷直流电机控制系统的设计与仿真张利钦，田粒卜，袁 莉，张俊彦，张 晶 （石家庄学院，河北 石家庄 050000）：针对传统无刷直流电机体积小，重量轻，高效率、高转矩、高精度的特点，本文对无刷直流电机的基本结构、工作原理和数学模型、控制性能进行了分析、研究，运用 Matlab/Simulink 搭建了双闭环控制系统仿真模型，对系统进行了仿真研究，通过仿真验证了系统的可行性。

利用数字处理器 DSP 高速的运算功能，进一步采用了 32 位浮点型 DSP 作为控制器，对软件及硬件和控制算法进行了设计。

整个控制系统具有较高准确度和稳定性，能够实现电机转子旋转速度稳定调节。

：无刷直流电机；逆变器；位置信号无刷直流电机（）目前应用非常广泛，由于高效率、高转矩、高精度的优点成为家用电器、医院医疗、工业控制等高科技领域不可缺少的电机。

同时体积形状不单一，重量也比普通电机轻，所以是当今调速效率最高的电机，也是现代调速驱动的最佳选择 。

1 无刷直流电机结构及工作原理 无刷直流电机结构原理框图如图 所示。

无刷直流电机系统由电机本体、转子位置传感器以及电子换相电路等 部分组成，其中电子换相电路由逆变器和控制器组成。

图 1 无刷直流电机结构框图2 无刷直流电机调速系统仿真是年发布的，有各种丰富的模块库，能够对离散系统和连续系统进行仿真，也能对难以解决的非线性进行仿真，还具有强大的电力系统模块库，在各个领域根据需要可以建模仿真。

在中搭建出控制系统的仿真模型，并实现双闭环的 控制仿真，系过风水混合方式除尘，利用通风、净化水幕方式使煤尘和喷出来的水雾混合在一起，伴随风将其排出来。

这种方法能够降低井下作业场所浓度，在实施过程中要对工作面通风做出处理，减少漏风问题，对风速进行严格控制。

结合现场实际情况来看，当巷道风速达到时以下的矿尘和水雾混合在一起，和空气均匀地混合在一起，伴随风流排出来 。

在水幕布满巷道断面时，对喷雾器加以布置，与尘源尽可能靠近，缩小煤尘弥漫范围，这种降尘方式概率能够达到 以上。

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。

基于matlab无刷直流电机驱动控制系统的仿真摘要：在分析无刷直流电机(BLDCM)数学模型的基础之上,提出了一种新型的无刷直流电机控制系统建模仿真方法。

在Matlab /Simulink环境之下,利用无刷直流电机的电压方程、电磁转矩方程和运动方程构建了无刷直流电机本体的仿真模型。

系统采用单闭环控制:速度环采用经典PI控制,电流控制采用滞环电流跟踪型PWM。

仿真实验结果表明:系统具有良好的静、动态特性,验证了该方法的有效性,为实际电机控制系统的设计和调速提供了新的思路。

关键词：无刷直流电机；模型；simulink；仿真；霍尔位置传感器；引言电机在人类社会中的应用已有近100 多年的历史，电机的发展是从永磁电机开始的。

诞生于19 世纪20 年代的第一台电机便是一台永磁发电机，但由于材料的制约，在随后的岁月里，永磁电机逐渐被电励磁电机所取代，而交流异步电机的出现并广泛应用，进一步压缩了永磁电机的应用空间。

直至上世纪60 年代稀土永磁材料的出现，影响永磁电机广泛使用的材料问题得以基本解决，永磁电机又开始被广泛关注。

但由于稀土材料昂贵的价格，永磁电机仅应用在对成本要求相对较低的场合。

上世纪80 年代初，新型永磁材料钕铁硼的出现，大大降低了永磁体的成本，永磁电机才在较多的场合得到了应用。

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自20世纪90年代以来，随着人们生活水平的提高和现代化生产、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，电机必须具有精度高、速度快、效率高等特点，无刷直流电机的应用也因此而迅速增长。

随着永磁电机的广泛应用，其本身的缺陷也逐渐体现出来。

传统的永磁电机往往使用电刷这种机械部件作为换向器，在运行过程中，电刷带来了换向火花、电磁干扰等问题；同时，电刷换向器极易磨损，造成了永磁电机维护频率高，维护过程复杂；机械式电刷换向器还限制了电机转速的提高和体积的缩小。

目录1 前言............................................................................................................... - 1 -1.1 无刷直流电机的发展......................................................................... - 1 -1.2 无刷直流电机的优越性..................................................................... - 1 -1.3 无刷直流电机的应用......................................................................... - 2 -1.4 无刷直流电机调速系统的研究现状和未来发展............................. - 2 -2 无刷直流电机的原理................................................................................... - 4 -2.1 三相无刷直流电动机的基本组成..................................................... - 4 -2.2 无刷直流电机的基本工作过程......................................................... - 5 -2.3 无刷直流电动机本体......................................................................... - 6 -2.3.1 电动机定子............................................................................... - 6 -2.3.2 电动机转子............................................................................... - 7 -2.3.3 有关电机本体设计的问题....................................................... - 8 -3 转子位置检测............................................................................................... - 9 -3.1 位置传感器检测法............................................................................. - 9 -3.2 无位置传感器检测法....................................................................... - 10 -4 系统方案设计............................................................................................. - 12 -4.1 系统设计要求................................................................................... - 12 -4.1.1 系统总体框架......................................................................... - 12 -4.2 主电路供电方案选择....................................................................... - 12 -4.3 无刷直流电机电子换相器............................................................... - 14 -4.3.1 三相半控电路......................................................................... - 14 -4.3.2 三相全控电路......................................................................... - 15 -4.4 无刷直流电机的基本方程............................................................... - 16 -4.5 逆变电路的选择............................................................................... - 18 -4.6 基于MC33035的无刷直流电动机调速系统................................... - 19 -4.6.1 MC33035无刷直流电动机控制芯片...................................... - 19 -4.6.2 基于MC33035的无刷直流电动机调速系统设计 ................ - 20 -5 无刷直流电机调速系统的MATLAB仿真................................................... - 23 -5.1 电源、逆变桥和无刷直流电机模型............................................... - 24 -5.2 换相逻辑控制模块........................................................................... - 25 -5.3 PWM调制技术.................................................................................... - 30 -5.3.1 等脉宽PWM法......................................................................... - 32 -5.3.2 SPWM(Sinusoidal PWM)法..................................................... - 32 -5.4 控制器和控制电平转换及PWM发生环节设计............................... - 32 -5.5 系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析................................... - 34 -5.5.1 起动，阶跃负载仿真............................................................. - 34 -5.5.2 可逆调速仿真......................................................................... - 36 -6 总结和体会................................................................................................. - 38 -无刷直流电机调速控制系统设计1前言直流无刷电机，无机械刷和换向器的直流电机，也被称为无换向器直流电动机。

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AbstractBrushless 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目录摘要 (I)Abstract (III)目录 (IV)1 引言 01.1 研究背景及意义 01.2 国内外研究现状 (1)1.3 设计任务与要求 (1)2 基本理论 (1)2.1 无刷直流电机的结构以及基本原理 (1)2.2 无刷直流电机的运行特性 (4)2.3 无刷直流电机的应用 (5)3 直流无刷直流电机控制系统的设计 (6)3.1 无刷直流电动机系统的组成部分 (6)3.2 无刷直流电机控制系统的设计 (8)4 直流无刷电机的电路设计 (9)4.1 开关电路的设计 (9)4.2 保护电路的设计 (9)4.3 驱动电路的设计 (10)4.4 反馈电路的设计 (10)4.5 电源电路的设计 (11)5 直流无刷电机控制系统的软件设计 (11)5.1 系统功能的实现 (12)5.2 软件流程图 (12)6 实物成果及展望 (13)致谢 (16)参考文献 (16)附录 (19)1 引言近年来随着微电子技术自动控制技术和新型永磁材料的发展，无刷直流电机的应用越来越广泛。

无刷直流电机控制系统的仿真与分析一、本文概述随着科技的不断进步和电机技术的快速发展，无刷直流电机（Brushless Direct Current, BLDC）因其高效、低噪音、长寿命等优点，已广泛应用于电动汽车、无人机、家用电器等众多领域。

然而，无刷直流电机的控制系统设计复杂，涉及电子技术、控制理论、电机学等多个学科领域，因此，对其进行深入研究和仿真分析具有重要意义。

本文旨在探讨无刷直流电机控制系统的基本原理、仿真方法以及性能分析。

将简要介绍无刷直流电机的基本结构和控制原理，包括其电机本体、电子换向器、功率电子电路等关键部分。

将详细介绍无刷直流电机控制系统的仿真建模过程，包括电机模型的建立、控制算法的设计以及仿真环境的搭建。

通过对仿真结果的分析，评估无刷直流电机控制系统的性能，包括动态响应、稳态精度、效率等指标，并提出优化建议。

本文的研究不仅有助于深入理解无刷直流电机控制系统的运行机制和性能特点，还可为实际工程应用提供理论支持和指导。

通过仿真分析，可以预测和优化无刷直流电机控制系统的性能，提高系统的稳定性和可靠性，推动无刷直流电机在更多领域的应用和发展。

二、无刷直流电机控制系统基本原理无刷直流电机（Brushless DC Motor, BLDCM）是一种采用电子换向器替代传统机械换向器的直流电机。

其控制系统主要由电机本体、电子换向器（也称为功率电子电路或逆变器）以及控制器三部分组成。

无刷直流电机控制系统的基本原理，就在于如何准确地控制逆变器的开关状态，从而改变电机内部的电流流向，实现电机的连续旋转。

控制器根据电机的运行状态和用户的输入指令，生成适当的控制信号。

这些控制信号是PWM（脉宽调制）信号，用于控制逆变器的开关状态。

逆变器一般由六个功率开关管（如MOSFET或IGBT）组成，分为三组，每组两个开关管串联，然后三组并联在直流电源上。

每组开关管分别对应电机的一个相（A、B、C），通过控制每组开关管的通断，可以改变电机每相的电流大小和方向。

无刷直流电机控制器MC33035的原理及应用无刷直流电机控制器MC33035的原理及应用摘要：MC33035是美国安森美公司开发的高性能第二代单元无刷直流电机控制器，它包含开环三相或四相电机控制所需的全部有效功能。

该器件由具有良好整流序列的转子位置译码器、可提供传感器功率的温度补偿参考、频率可编程的锯齿波振荡器、完全可访问的误差放大器以及三个非常适用于驱动大功率MOSFET的大电流推挽底部驱动器组成，因而是一种功能齐全的电机控制器。

文中介绍了MC33035的特点功能和工作原理，给出了由它组成的三相六步全波电机控制和H型电机有刷控制等两种电机控制电路。

关键词：无刷直流电机控制 MC330351 概述MC33035无刷直流电机控制器采用双极性模拟工艺制造，可在任何恶劣的工业环境条件下保证高品质和高稳定性。

该控制器内含可用于正确整流时序的转子位置译码器，以及可对传感器的温度进行补偿的参考电平，同时它还具有一个频率可编程的锯齿波振荡器、一个误差信号放大器、一个脉冲调制器比较器、三个集电极开路顶端驱动输出和三个非常适用于驱动功率场效应管（MOSFET）的大电流图腾柱式底部输出器。

此外，MC33035还有欠锁定功能，同时带有可选时间延迟锁存关断模式的逐周限流特性以及内部热关断等特性。

其典型的电机控制功能包括开环速度、正向或反向、以及运行使能等。

2 管脚排列及功能定义MC33035的管脚排列如图1所示，各引脚功能定义见表1。

表1 MC33035的管脚功能定义定管脚编号符号功能定义1，2，24 BT，AT，CT 三个集电极开路顶端驱动输出，用于驱动外部上端功率开关晶体管3 Fwd/Rev 正向/反向输入，用于改变电机转向4，5，6 SA,SB,SC 三个传感器输入，用于控制整流序列7 Ooutput Enable 输出使能，高电平有效。

该脚为高电平时，可使电机动8 Reference Output此输出为振荡器定时电容CT提供充电电流，并为误差放大器提供参考电压，也可以向传感器提供电源9 Current Sense Noninverting Input电流检测同向输入。

基于单片机的无刷直流电机控制系统设计毕业设计一、引言哎呀，小伙伴们，今天我们来聊聊一个非常有趣的话题，那就是基于单片机的无刷直流电机控制系统设计毕业设计。

这个话题可是关系到我们的未来哦，所以大家一定要认真听讲，不要走神哦！让我们来简单了解一下什么是无刷直流电机。

哎呀，别看这个词挺高大上的，其实就是一种不用刷子的直流电机。

它的特点是效率高、噪音小、寿命长，所以在很多领域都有广泛的应用，比如电动车、空调、风扇等等。

那么，如何设计一个基于单片机的无刷直流电机控制系统呢？这可是一个相当复杂的问题。

不过没关系，我们会一步一步地来讲解，让大家轻松掌握这个技能。

二、单片机的基本知识我们要了解一些单片机的基本知识。

哎呀，单片机可不是什么神秘的东西，它就是一种集成了处理器、存储器和输入输出接口的微型计算机。

它的功能可强大了，可以控制各种外设，实现各种各样的功能。

现在市面上有很多种单片机，比如51系列、ARM系列、AVR系列等等。

它们的性能和价格都有所不同，我们要根据自己的需求来选择合适的单片机。

三、无刷直流电机的基本原理接下来，我们要了解无刷直流电机的基本原理。

哎呀，这个原理可不像我们平时看到的旋转木马那么简单哦。

无刷直流电机是由定子、转子和霍尔传感器组成的。

定子上有很多槽，转子上有永磁体。

当电流通过定子和转子时，就会产生磁场，从而使转子旋转。

霍尔传感器的作用是检测转子的位置，从而控制单片机的输出信号，实现对电机的控制。

四、基于单片机的无刷直流电机控制系统设计现在我们已经了解了单片机和无刷直流电机的基本知识，接下来我们就要开始设计我们的控制系统了。

哎呀，这个过程可是个大工程哦，需要我们分步骤来进行。

我们需要选择合适的单片机。

根据前面的介绍，我们可以选择51系列、ARM系列或AVR系列的单片机。

然后，我们需要编写程序来控制单片机的工作。

这个程序要包括初始化、定时器设置、PWM波形生成等功能。

接下来，我们需要连接电源、定子和转子。

无刷直流电动机及其控制系统的研究摘要无刷直流电动机具有高效、高控制精度、高转矩密度、低噪声的特点，通过合理设计磁路结构能够获得较高的弱磁性能，可以成为各类工具首选驱动机。

本文在介绍电动汽车中电动机及其控制系统应用现状和性能要求的基础上。

首先分析了无刷直流电机的结构特点，重点研究了无刷直流电机最大转矩/电流比控制算法，并构建了Matlab/Simulink环境下无刷直流电机控制系统的仿真模型。

最后，根据无刷直流电机控制系统的仿真结果，设计了无刷直流电机直接转矩控制系统的硬件和软件，其中，硬件控制系统主要包括三相全桥逆变电路、功率驱动电路、转子位置检测电路以及功率器件的保护电路等。

该系统最大特点是以电子换向线路替代了由换向器和电刷组成的机械式换向结构，使传感器可以借助DSP的强大功能获取转子位置信号，克服了机械位置传感器的存在给无刷直流电机所带来的诸多不利影响。

关键词：电动汽车，无刷直流电动机，直接转矩控制，Matlab仿真Brushless DC motor and its control systemAbstractThe brushless DC motor with high efficiency, high control accuracy, high torque density, low-noise characteristics, through the rational design of magnetic circuit structure to obtain a higher weak magnetic energy, various tools can be a driving machine of choice.On the basis of the introduction of electric vehicles, electric motor and its control system application status and performance requirements. First analyze the structural characteristics of the brushless DC motor, focusing on brushless DC motor torque / current control algorithm, and construct a simulation model of the brushless DC motor control system in Matlab / Simulink environment. Finally, according to the simulation results of the brushless DC motor control system, design of a brushless DC motor direct torque control system hardware and software, which the hardware control system mainly consists of three-phase full-bridge inverter circuit, drive circuit, the rotor position detection circuit and power device protection circuit. The system is characterized by electronically commutated line instead of the mechanical commutator and brush change to the structure, so that sensors can make use of the powerful features of the DSP to obtain the rotor position signals, to overcome the existence of the mechanical position sensors to the brushless many adverse effects brought about by the DC motor.Key words: electric vehicles, brushless DC motor, direct torque control, Matlab simulation.毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

天津职业技术师范大学本科生毕业设计直流无刷电动机控制系统设计Brushless dc motor control system design摘要当今社会，电动机的发展十分迅速，无刷直流电机是一种新型电机。

直流无刷电机主要由转子、定子和转子位置检测元件等组成,它具有结构简单、效率高、工作特性优良等特点,而且具有可靠性更高、制造维护更方便、应用范围更广泛、体积更小、控制更容易等优点。

因此对无刷直流电动机及其控制器研究具有很大意义。

本课题主要是根据直流无刷专用控制器MC33035与MC33039相结合，通过融合电路设计速度闭环电路的控制系统。

首先，以直流无刷电动机控制器的研究现状为出发点，对直流无刷电动机的原理及结构进行了总述，详细分析了直流无刷电机的运行特性，推导出了其传递函数，并且创立了直流无刷电动机的数学模型。

讲述了本系统的总体设计方法和思路，建立了系统的总体框架，然后介绍了主电路设计、控制器外围电路设计以及MOSFET驱动电路设计，其中重点讲述了系统各个功能模块的工作原理和作用，以及其硬件设备设计和实现。

在课题的最后阶段对直流无刷电机系统控制效果专门进行了实验数据分析，并且对总体的设计过程做出了总结。

关键词：直流无刷电动机；开闭环电路；双闭环调速；MOSFET驱动ABSTRACTNowadays society，motor has spread all areas of national economy and People's Daily life, and the Brushless DC motor, as a new mechanical and electrical integration, is rapidly matured in recent years. The motor consists of the stator, rotor and rotor position detection devices etc. In the absence of excitation device, it takes advantage of high efficiency, simple structure and excellent features, what’s more, it is smaller, more reliable, easier to control and more convenient to maintain and manufacture, and it has more extensive application scope. All the advantages mentioned above make the brushless motors and their control device of great significance. This design is mainly produced by ON Semiconductor MC33035 and MC33039 design of the closed-loop brushless motor speed controller.First, this paper starts from the current research situation of brushless DC motor controller. The structure of the brushless DC motor and principle are reviewed to establish a mathematical model of brushless DC motor, and a detailed analysis of the operational characteristics of the motor is derived out of its transfer function. This part describes the overall design of this system and establishes the overall framework of the system. Then, the paper introduces the main circuit design, MOSFET driver circuit design and controller peripherals circuit design, including emphatically expounds the functional modules of the system and its working principle and hardware design and realization. Finally, there is a experimental data analysis on the effects of this system control, and a summary of the design process.Key Words：the brushless DC motor；Hall signal detection；double-loop speed regulation；mosfet driver目录1 概述 (1)1.1课题背景与研究意义 (1)1.2无刷直流电动机的发展概况 (1)1.3本文的主要研究内容 (2)2 直流无刷电动机结构特点及基本工作原理 (3)2.1直流无刷电动机的基本结构 (3)2.2无刷直流电动机的运行特性 (5)2.2.1 机械特性 (5)2.2.2 调节特性 (6)2.2.3 工作特性 (7)2.3 无刷直流电动机的应用与研究动向 (8)2.4小结 (9)3 直流无刷电动机控制系统的整体方案设计 (10)3.1系统总体设计方案 (10)3.2主电路的设计 (11)3.3 MOSFET的驱动电路设计 (12)3.3 .1驱动电路分类 (13)3.3.2高端功率MOSFET驱动电路 (14)3.4控制单元设计 (17)3.4.1 MC33035无刷直流电动机控制器集成电路简介 (18)3.4.2电流检测模块设计 (22)3.4.3速度闭环设计 (23)3.4.4误差放大器设计 (24)3.4.5振荡器设计 (24)3.5控制器的开环电路设计 (25)3.6控制器的闭环电路设计 (26)3.7 小结 (27)4 本文总结 (28)参考文献 (29)附录1：系统电路图 (30)附录2：简易速度闭环电路 (31)附录3 (32)致谢 (39)1 概述1.1课题背景与研究意义直流电机具有线性机械特性优秀、起动转矩较大、调速范围宽、控制电路结构简单等优点。

基于单片机的无刷直流电机控制系统设计毕业设计在单片机的世界里，电机就像是一个顽皮的小孩，总是喜欢转个不停。

而我们的任务呢，就是给它装上一个聪明的大脑——控制系统，让它既能跑得欢，又不会伤到自己。

这不，我就要给大家介绍一下我的小发明——一款基于单片机的无刷直流电机控制系统设计。

想象一下，你面前有一台大马力的跑车，它的引擎是那么地强劲，速度又那么地快。

但是，你知道吗？这台跑车并没有用上传统的那种内燃机，而是用了一种新型的电动机。

这种电动机不需要燃料，只要电力一来，它就能“嗖”地一下跑起来，而且还能保持长久的动力输出。

这就是我的无刷直流电机控制系统啦！这个系统的核心，就是一个聪明绝顶的单片机。

它就像是这台跑车的大脑，负责接收各种信号，然后做出相应的判断和处理。

比如说，当传感器检测到车轮需要转向时，单片机就会发出指令，让电机改变转速，从而调整车轮的方向。

这样一来，无论是过弯还是避障，这台跑车都能游刃有余，稳稳当当。

除了控制车轮之外，单片机还有更多神奇的功能。

它可以实时监测电机的工作状态，一旦发现有问题，就会立刻报警并采取措施。

它还能通过无线通信模块，与手机或其他设备进行连接，让用户随时了解这台跑车的状态。

说到连接，这可是个技术活。

我得先确保单片机能够接收到来自传感器的信号，然后再将这个信号转换成电信号，最后发送出去。

这个过程就像是给单片机装上了一副“千里眼”，让它能看得更远，听得更清。

为了让这台跑车更加智能，我还给它装上了一个“自动驾驶系统”。

在这个系统中，单片机可以根据路况和驾驶者的意图，自动调整车速、方向等参数。

这样一来，驾驶者就不需要手动操作了，只需要专心开车就行。

怎么样，我的小发明是不是很厉害？这个项目让我学到了很多东西。

比如，我学会了如何用单片机编程；又比如，我学会了如何解决实际问题。

这些经验对我今后的学习和工作都有很大的帮助。

这款基于单片机的无刷直流电机控制系统设计不仅功能强大，而且操作简单。