直流无刷电机转速控制电路设计

基于IR2136的无刷直流电机驱动电路的设计无刷直流电机是一种广泛应用于工业和家用设备中的驱动器件。

与传统的有刷直流电机相比，无刷直流电机具有更高的效率、更长的寿命和更低的噪音水平。

为了实现无刷直流电机的控制和驱动，需要设计相应的驱动电路。

IR2136是一种常用的无刷直流电机驱动器件。

它具有多种保护和控制功能，可以用于控制无刷直流电机的转速、方向和制动等。

下面是基于IR2136的无刷直流电机驱动电路设计的详细介绍。

首先，设计一个适合的电源电路来为驱动器件和无刷直流电机提供电源。

电源电路应具有稳定的输出电压和电流能力。

通常，使用电池或稳压电源作为驱动电路的电源。

其次，设计一个合适的电机驱动电路。

IR2136包括三个半桥驱动器，每个半桥驱动器都包括一个高侧和低侧开关管。

通过控制这三个半桥驱动器的开关管的导通和截止状态，可以实现对无刷直流电机的控制。

此外，IR2136还具有保护电路，如过温保护、过电压保护、低电压保护和短路保护等。

这些保护功能可以保证电机和驱动器的安全运行。

在设计过程中，需要根据无刷直流电机的参数和工作要求选择合适的电源电压、电流和功率。

还需要选择合适的IR2136驱动芯片和外围电路元件，如电感、电容等。

此外，还需要设计驱动器和电机之间的连接线路，保证信号传输的可靠性。

最后，进行电路的调试和测试。

通过对电路进行测试和调试，可以确保电机能够正常工作，并且具有所需的转速和扭矩。

在调试过程中，可以调整驱动器的参数和工作模式，如占空比、频率等，来优化电机的性能。

总结起来，基于IR2136的无刷直流电机驱动电路设计需要考虑电源电路、驱动器电路和保护电路等方面的设计。

通过合理选择电路元件和参数，并进行适当的调试和测试，可以实现无刷直流电机的稳定驱动和控制。

这样的电路设计可以用于各种需要无刷直流电机的应用中，如工业自动化、机器人和电动车等。

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第一章直流无刷电机的工作原理71.根本工作原理72.无刷直流电动机的组成10第二章无刷直流电机的控制121.无刷直流电机的控制原理122.转子的控制143.速度的控制15第三章电机的反应151.电流测量152. RPM转速测量16第四章硬件设计161. LPC2141的使用方法16小结17电气与信息工程系课程设计评分表错误!未定义书签。

简介直流无刷电机:又称"无换向器电机交一直一交系统〞或"直交系统〞。

是将交流电源整流后变成直流，再由逆变器转换成频率可调的交流电,但是,注意此处逆变器是工作在直流斩波方式。

无刷直流电动机Brushless Direct CurrentMotor ,BLDC,采用方波自控式永磁同步电机,以霍尔传感器取代碳刷换向器,以钕铁硼作为转子的永磁材料;产品性能超越传统直流电机的所有优点,同时又解决了直流电机碳刷滑环的缺点,数字式控制,是当今最理想的调速电机。

无刷直流电动机具有上述的三高特性,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正确选择。

目前，在微小功率畴直流无刷电动机是开展较快的新型电机。

由于各个应用领域需要各自独特的直流无刷电动机，所以直流无刷电动机的类型较多。

大体上有计算机外存储器以及VCD、DVD、CD主轴驱动用扁平式无铁心电机构造，小型通风机用外转子电机构造，家电用多极磁场构造及装式构造，电动自行车用多极、外转子构造等等。

上述直流无刷电动机的电机本身和电路均成一体，使用十分方便，它的产量也非常大。

为了满足大批量、低本钱的市场需要，直流无刷电动机的生产必须要形成规模经济。

因此，直流无刷电动机是一种高投入、高产出的行业。

基于c8051的直流无刷电机控制系统的设计
设计一个基于c8051的直流无刷电机控制系统，可以按照以下步骤进行：
1. 选择合适的c8051单片机芯片，建议选择具备PWM输出和
高速计数器功能的型号。

2. 设计电机驱动电路，包括功率电路和驱动电路。

功率电路通常由MOSFET H桥组成，负责将电机驱动电压转换为驱动电流。

驱动电路负责根据单片机控制信号控制MOSFET开关，
控制电机的起停和运动方向。

3. 编写单片机的控制程序。

需要实现以下功能：
- 设定电机转速或转矩的目标值；
- 读取电机的实际转速或转矩；
- 根据目标值和实际值进行比较，计算出控制电压；
- 生成PWM信号，控制电机驱动电路。

4. 调试和测试控制系统。

连接电机和单片机，进行测试和调试，确保系统正常工作。

5. 优化系统性能。

可以根据需要进行性能优化，例如增加闭环控制、采用磁编码器等。

以上步骤仅供参考，根据实际需求和资源可以进行适当调整和修改。

希望能对你有所帮助！。

无刷直流电机的驱动电路一、无刷直流电机简介无刷直流电机是一种通过电子方式实现电机转子磁场与定子磁场的同步旋转，无需刷子与换向器来调整磁场方向的电机。

它具有高效率、高转矩密度、长寿命等优点，被广泛应用于工业、航空航天、交通工具等领域。

二、无刷直流电机的基本原理无刷直流电机的驱动主要是通过电子器件来控制电机的磁场和转子的位置。

基本原理如下： 1. 无刷直流电机的转子上安装有磁体，称为永磁体，用来产生转子磁场。

2. 定子上绕有若干个线圈，通过电流激励产生定子磁场。

3. 当定子磁场与转子磁场交叉时，产生转矩，使电机转动。

三、无刷直流电机的驱动电路设计要求设计无刷直流电机的驱动电路时，需要满足以下要求： 1. 高效率：电路应尽可能减少能量的损耗，以提高电机的效率。

2. 稳定性：电路应具有良好的稳定性，能够在各种工作条件下保持电机的正常运行。

3. 可调性：电路应具备可调节转速和转向的功能，以满足不同应用场景的需求。

4. 保护功能：电路应具备过流、过温等保护功能，以确保电机和电路的安全运行。

四、无刷直流电机的驱动电路设计方案4.1 无刷直流电机驱动电路的基本组成无刷直流电机的驱动电路通常由以下几部分组成： 1. 电源模块：提供电机驱动所需的电压和电流。

2. 电流检测模块：用于检测电机驱动电路中的电流情况，保护电机和电路的安全。

3. 电压转换模块：用于将电源提供的电压转换为电机所需的工作电压。

4. 逻辑控制模块：根据输入信号控制电机的转速和转向。

5. 保护模块：监测电机驱动电路的工作状态，当出现异常情况时进行相应的保护。

4.2 无刷直流电机驱动电路的工作原理无刷直流电机的驱动电路工作原理如下： 1. 逻辑控制模块接收输入信号，根据信号产生驱动电流的时序。

2. 驱动电流经过电流检测模块后，进入电机的定子线圈。

3. 电机定子线圈中的电流产生定子磁场，与转子磁场交叉产生转矩。

4. 电压转换模块将电源提供的电压转换为电机所需的工作电压。

基于场效应管的直流电机驱动控制电路设计一、本文概述随着现代电子技术的飞速发展，直流电机因其优良的控制性能和简单的结构设计，在工业自动化、精密仪器和消费电子等领域得到了广泛应用。

传统的直流电机驱动控制电路存在功耗大、效率低、响应速度慢等问题，难以满足当前对高性能电机控制系统的需求。

研究新型的直流电机驱动控制电路具有重要意义。

本文主要聚焦于基于场效应管的直流电机驱动控制电路设计。

场效应管（FET）作为一种高效、快速的电子器件，在电机驱动领域具有独特的优势。

本文将首先介绍场效应管的基本原理和特性，以及其在直流电机驱动控制中的应用优势。

接着，本文将详细阐述一种基于场效应管的直流电机驱动控制电路的设计方法，包括电路的拓扑结构、工作原理以及关键参数的设计与优化。

本文的研究重点在于如何通过优化电路设计，提高直流电机驱动控制系统的性能，包括降低功耗、提高效率、加快响应速度等。

本文还将探讨电路设计中可能遇到的问题和挑战，并提出相应的解决策略。

总体而言，本文旨在为直流电机驱动控制电路的设计提供一种新的思路和方法，以推动电机控制技术在现代工业和电子领域的应用与发展。

二、场效应管基础知识场效应管（FieldEffect Transistor，简称FET）是一种利用电场效应来控制电流流动的半导体器件。

它具有三个引脚：源极（Source）、栅极（Gate）和漏极（Drain）。

场效应管的主要类型包括结型场效应管（JFET）和金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）。

在直流电机驱动控制电路中，MOSFET因其高输入阻抗、低导通电阻和高开关速度等特点而得到广泛应用。

场效应管的工作原理基于电场效应。

在MOSFET中，当在栅极和源极之间施加一个电压时，会在栅极和硅基片之间形成一个电场。

这个电场会影响硅基片中的电荷分布，从而控制源极和漏极之间的电流流动。

当栅极电压达到一定阈值时，MOSFET开始导通，电流可以在源极和漏极之间流动。

场效应管的特性参数对其在电路中的应用至关重要。

BLDC电动机本体设计及控制原理(详细版)一、引言直流无刷电动机（Brushless DC Motor，BLDC）是近年来研究与应用领域日益扩大的电机类型。

它具有高效率、高转矩、低噪音、长使用寿命等优点，广泛应用于电动汽车、航空航天、家用电器、微型机器人等领域。

本文主要论述BLDC电动机本体设计及控制原理。

二、BLDC电动机结构及工作原理BLDC电动机主要由转子、定子、传感器、电路控制系统等部分组成。

1. 转子转子是BLDC电动机的核心部分，主要由磁铁和轴组成。

磁铁通常采用强磁性永磁体，由于磁阻较小、磁延迟性小，因此稳定性好，容易控制。

轴材料通常为钢铁材料，既满足强度要求，又具备较高的刚度。

转子采用永磁体的励磁方式，可以降低电机的故障率。

2. 定子定子是BLDC电动机的外部部分，主要由铁芯和绕组组成。

定子铁芯通常由硅钢片穿插叠压而成，目的是避免铁芯中涡流的损耗。

绕组则由若干个线圈组成，其数量与定子极数有关。

3. 传感器传感器主要包括霍尔元件和编码器。

霍尔元件主要用于检测转子磁极位置，编码器用于检测转子具体位置。

这些传感器输出的信号可以通过控制器计算得到电机的精确位置和转速。

4. 电路控制系统电路控制系统主要由驱动电路和控制器组成。

由于BLDC电机是三相交流电机，因此需要采用三相桥式电路进行驱动。

这种电路可以通过PWM技术实现精确的电机控制。

BLDC电动机的工作原理是依靠磁场作用产生电动力矩，具体而言，是依靠定子电流的旋转磁场作用与永磁体产生相互作用力而产生电动力矩的。

BLDC电机通过不断改变定子电流方向和大小来控制电机的转速和方向。

三、BLDC电动机控制原理1. 电机转速控制为了实现BLDC电动机的精确控制，需要对电机的转速进行控制。

一般采用PID控制算法对电机进行控制。

PID算法通过将实际转速与设定值进行比较，计算出误差，然后根据误差大小来调整控制电压的大小和方向。

这种方法可以有效地降低电机的振动和噪声，提高电机的精度和稳定性。

基于MC33035+MC33039的直流无刷电机速度闭环控制系统设计作者：应弋翔何嘉冰李沈崇史亦飞许宇翔来源：《科技创新与应用》2019年第24期摘; 要：文章详细介绍了Motorola公司的第二代直流无刷电机控制器专用芯片MC33035的基本原理，在分析了直流无刷电机的结构特点及应用现状后，设计了基于MC33035和MC33039及一些集成电路构成的小功率直流无刷电机的速度闭环控制系统，并进行了调试及试验，确认了其简单和优越的控制性能。

在设计的过程中加入了电机的过温保护，使无刷电机在实际工作环境中无故障安全运行。

关键词：MC33035;MC33039;直流无刷电机;闭环控制中图分类号：TM359.9 文献标识码：A 文章编号：2095-2945（2019）24-0049-04Abstract： In this paper， the basic principle of MC33035， a special chip for the second generation brushless DC motor controller made by Motorola Company， is introduced in detail. After analyzing the structure characteristics and application status of the brushless DC motor， the speed closed loop control system of low power brushless DC motor based on MC33035， MC33039 andsome integrated circuits is designed， debugged and tested， and its simple and superior control performance is confirmed. In the process of design， the overtemperature protection of the motor is added， so as to make the brushless motor operate safely without fault in the actual working environment.Keywords： MC33035; MC33039; brushless DC motor; closed-loop control 引言近年來，我国中小型电机和特微电机行业迅速发展，其中直流无刷电机以其高效低噪等特点逐渐取代有刷电机，成为行业的一颗新星。

直流无刷电机的控制系统设计方案1 引言1.1 题目综述直流无刷电机是在有刷直流电机的基础上发展起来的，它不仅保留了有刷直流电机良好的调试性能，而且还克服了有刷直流电机机械换相带来的火花、噪声、无线电干扰、寿命短及制造成本高和维修困难等等的缺点。

与其它种类的电机相比它具有鲜明的特征：低噪声、体积小、散热性能好、调试性能好、控制灵活、高效率、长寿命等一系列优点。

基于这么多的优点无刷直流电机有了广泛的应用。

比如电动汽车的核心驱动部件、电动车门、汽车空调、雨刮刷、安全气囊；家用电器中的DVD、VCD、空调和冰箱的压缩机、洗衣机；办公领域的传真机、复印机、碎纸机等；工业领域的纺织机械、医疗、印刷机和数控机床等行业；水下机器人等等诸多应用[1]。

1.2 国内外研究状况目前，国内无刷直流电机的控制技术已经比较成熟，我国已经制定了GJB1863无刷直流电机通用规范。

外国的一些技术和中国的一些技术大体相当，美国和日本的相对比较先进。

当新型功率半导体器件：GTR、MOSFET、IGBT等的出现，以及钕铁硼、钐鈷等高性能永磁材料的出现，都为直流电机的应用奠定了坚实的基础。

近些年来，计算机和控制技术快速发展。

单片机、DSP、FPGA、CPLD等控制器被应用到了直流电机控制系统中，一些先进控制技术也同时被应用了到无刷直流电机控制系统中，这些发展都为直流电机的发展奠定了坚实的基础。

经过这么多年的发展，我国对无刷电机的控制已经有了很大的提高，但是与国外的技术相比还是相差很远，需要继续努力。

所以对无刷直流电机控制系统的研究学习仍是国内的重要研究内容[2]。

1.3 课题设计的主要内容本文以永磁方波无刷直流电机为控制对象，主要学习了电机的位置检测技术、电机的启动方法、调速控制策略等。

选定合适的方案，设计硬件电路并编写程序调试，最终设计了一套无位置传感器的无刷直流电机调速系统。

本课题涉及的技术概括如下：（1）学习直流无刷电机的基本结构、工作原理、数学模型等是学习电机的前提和首要内容。

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。

无刷直流电动机控制系统设计方案第1章概述 (1)1.1 无刷直流电动机的发展概况 (1)1.2 无刷直流永磁电动机和有刷直流永磁电动机的比较 (2)1.3 无刷直流电动机的结构及基本工作原理 (3)1.4 无刷直流电动机的运行特性 (6)1.4.1 机械特性 (6)1.4.2 调节特性 (6)1.4.3 工作特性 (7)1.5 无刷直流电动机的使用和研究动向 (8)第2章无刷直流电动机控制系统设计方案 (10)2.1 无刷直流电动机系统的组成 (10)2.2 无刷直流电动机控制系统设计方案 (12)2.2.1 设计方案比较 (12)2.2.2 无刷直流电动机控制系统组成框图 (13)第3章无刷直流电动机硬件设计 (15)3.1 逆变主电路设计 (15)3.1.1 功率开关主电路图 (15)3.1.2 逆变开关元件选择和计算 (15)3.2 逆变开关管驱动电路设计 (17)3.2.1 IR2110功能介绍 (17)3.2.2 自举电路原理 (19)3.3 单片机的选择 (20)3.3.1 PIC单片机特点 (20)3.3.2 PIC16F72单片机管脚排列及功能定义 (22)3.3.3 PIC16F72单片机的功能特性 (22)3.3.4 PWM信号在PIC单片机中的处理 (23)3.3.5 时钟电路 (23)3.3.6 复位电路 (24)3.4 人机接口电路 (24)3.4.1 转把和刹车 (24)3.4.2 显示电路 (25)3.5 门阵列可编程器件GAL16V8 (27)3.5.1 GAL16V8图及引脚功能 (27)3.6 传感器选择 (28)3.7 周边保护电路 (30)3.7.1 电流采样及过电流保护 (30)3.7.2 LM358双运放大电路 (31)3.7.3 欠电压保护 (32)3.8 电源电路 (32)第4章无刷直流电动机软件设计 (33)4.1 直流无刷电机控制器程序的设计概况 (33)4.2 系统各部分功能在软件中的实现 (33)4.3 软件流程图 (34)结束语 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录1 (39)附录2 (51)第1章概述1.1 无刷直流电动机的发展概况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，这一渊源关系从其名称中就可以看出来。

轮椅直流无刷电机的单片机控制电路设计①随着现代医疗技术的不断发展，轮椅已经成为了残疾人最为常见的辅助设备之一。

而电机则是轮椅中关键的部件之一，它能够提供动力，使轮椅行驶。

因此，轮椅电机控制系统的设计至关重要。

本文将介绍一种基于单片机的轮椅直流无刷电机控制电路设计，主要包括硬件设计和软件设计两部分。

一、硬件设计该轮椅直流无刷电机控制电路采用STM32F103单片机作为控制核心，具体电路如下图所示：（图中，M+和M-代表电机正负极，A、B、C代表电机三相线，U、V、W代表电机三相线反接）1.电机驱动电机驱动采用IR2104驱动芯片，其输入端接单片机输出端口，输出端接电机三相线。

IR2104驱动芯片包括一对低侧驱动器和一对高侧驱动器。

单片机输出的PWM信号控制低侧MOS管（Q1~Q6）的导通，从而产生马达电流。

在PWM高电平状态下，通过一个高侧MOS管（Q7~Q9）将对应相的MOS管导通，产生电机相序。

2.电机霍尔传感器电机霍尔传感器是电机控制的重要部分，它可以通过检测电机旋转状态来确定电机转速和转向。

本电路采用六路霍尔传感器，用于检测电机的六个极对应的六个电机位置，从而生成电机控制信号。

3.电压检测模块电压检测模块包括电池电压和电机电压检测。

单片机通过AD采样模块检测电池电压和电机电压，当电压低于预设阈值时，单片机会发送警报信号。

同时，电机电压检测还可以为单片机提供精确的电机状态反馈。

软件设计主要包括电机控制算法和程序逻辑流程设计。

1.电机控制算法电机控制算法采用FOC（场定向控制）算法。

FOC算法主要通过三个步骤来实现电机控制：磁场定向、电流控制和速度控制。

在磁场定向阶段，以磁场方向为基准来控制电机；在电流控制阶段，控制电机电流；在速度控制阶段，控制电机的速度。

2.程序逻辑流程设计程序逻辑流程设计主要包括初始化、电机控制、故障检测等流程。

单片机开机时需要进行初始化操作，包括电机控制参数初始化和变量初始化；电机控制阶段需要进行FOC算法实现，通过PWM信号控制电机转速；故障检测阶段需要检测电机霍尔传感器故障、电池电压不足等故障，从而保证轮椅运行安全。

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。

目录1 前言............................................................................................................... - 0 -1.1 无刷直流电机的开展......................................................................... - 0 -1.2 无刷直流电机的优越性..................................................................... - 0 -1.3 无刷直流电机的应用......................................................................... - 1 -1.4 无刷直流电机调速系统的研究现状和未来开展............................. - 1 -2 无刷直流电机的原理................................................................................... -3 -2.1 三相无刷直流电动机的根本组成..................................................... - 3 -2.2 无刷直流电机的根本工作过程......................................................... - 4 -2.3 无刷直流电动机本体......................................................................... - 5 -2.3.1 电动机定子............................................................................... - 5 -2.3.2 电动机转子............................................................................... - 6 -2.3.3 有关电机本体设计的问题....................................................... - 7 -3 转子位置检测............................................................................................... - 8 -3.1 位置传感器检测法............................................................................. - 8 -3.2 无位置传感器检测法......................................................................... - 9 -4 系统方案设计............................................................................................. - 11 -4.1 系统设计要求................................................................................... - 11 -4.1.1 系统总体框架......................................................................... - 11 -4.2 主电路供电方案选择....................................................................... - 11 -4.3 无刷直流电机电子换相器............................................................... - 13 -4.3.1 三相半控电路......................................................................... - 13 -4.3.2 三相全控电路......................................................................... - 14 -4.4 无刷直流电机的根本方程............................................................... - 15 -4.5 逆变电路的选择............................................................................... - 17 -4.6 基于MC33035的无刷直流电动机调速系统................................... - 18 -4.6.1 MC33035无刷直流电动机控制芯片...................................... - 18 -4.6.2 基于MC33035的无刷直流电动机调速系统设计 ................ - 19 -5 无刷直流电机调速系统的MATLAB仿真................................................... - 22 -5.1 电源、逆变桥和无刷直流电机模型............................................... - 23 -5.2 换相逻辑控制模块........................................................................... - 24 -5.3 PWM调制技术.................................................................................... - 29 -5.3.1 等脉宽PWM法......................................................................... - 31 -5.3.2 SPWM(Sinusoidal PWM)法..................................................... - 31 -5.4 控制器和控制电平转换及PWM发生环节设计............................... - 31 -5.5 系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析................................... - 33 -5.5.1 起动，阶跃负载仿真............................................................. - 33 -5.5.2 可逆调速仿真......................................................................... - 35 -6 总结和体会................................................................................................. - 37 -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。

直流电机调速控制和测速系统设计摘要：在电机结构之中，直流型的电机在性能上具有极高的优势，随着时代的飞速发展，有关直流电机的应用范围也越发广泛。

但是，传统的直流电机的工作性质决定它会面临有关运转方面的问题，如何进行转速控制便成为困扰直流电机发展与应用的重要原因。

而直流电机控制系统的出现，很好地缓解了这方面的问题，不但提高了直流电机的稳定性与精准性，同时还能够对直流电机开展有效的调速控制，以此来满足我国对相关设备的应用需求。

正因如此，本文就直流电机调速控制加以分析，并以此为基础开展相应的测速系统设计。

关键词：直流电机；调速控制；测速系统电子技术是新时代发展的基础，对于人们的日常生活有着极为重要的影响，随着我国科学技术的不断提升，有关直流电机的成本也在不断降低，在这一过程中，直流电机本身所具备的优良特性也会得到有效发挥，在发展前景方面也会更加乐观。

此外，由于直流电机本身在控制方面相对简单，且自身所具备的应用性比较强，在进行设计的过程中，只需要对其自身调速稳定内容进行优化即可。

但是，当前我国在有关这方面的控制技术上还存在着一定程度的问题，很多计算过程十分复杂，很难将直流电机的调速控制工作完全发挥出来。

正因如此，本文就这方面进行调速与测速系统的控制与设计，以此来确保整个电机设备的稳定性与安全性能够得到有效提升。

一、电机调速原理及其实现电机调速原理主要是指对电机两端所存在的电压进行数据上的更改，以此来完成对电机转速的调节工作，对于电机而言，当自身的电压方向出现改变，那么电机的旋转变化发生改变[1]。

而PWM在调速原理方面则是以脉冲信号为主，利用脉冲信号的输出特性来进行传输，并改变原本存在于电机内部空间的脉冲信号，通过间接或速度按钮来完成有关电机电压的更改工作，从而来确保电机的转速能够因此发生改变。

在这一过程中，电机内部的脉冲占比越大，转速也就越慢[2]。

本文针对直流电机进行相应的系统设计，整个电路主要是以H桥为主，为了确保整个驱动电机能够得到有效控制，将三极管进行单片机的引脚安装，将基极部分分别安装在P3.4以及P3.7这两部分，从而来确保当电机处于运行状态时，能够利用垫片机来对其自身的转速内容进行控制。

基于STC单片机无刷直流电机控制系统的设计本文将介绍基于STC单片机的无刷直流电机控制系统的设计。

无刷直流电机具有高效率、低噪音、长寿命等优点，在工业自动化、家用电器等领域得到广泛应用。

本设计采用了STC12C5A60S2单片机，通过PWM控制器实现了对无刷直流电机的速度和转向控制。

一、硬件设计1.主控芯片：STC12C5A60S2单片机STC12C5A60S2是一款高性能8位单片机，具有强大的计算能力和丰富的外设资源。

它具有多个定时器/计数器、多路ADC、UART等功能模块，适合于各种应用场合。

在本设计中，该芯片作为主控芯片，负责实现对无刷直流电机的速度和转向控制。

2.驱动模块：L298NL298N是一款双全桥驱动芯片，可实现对直流电机或步进电机的驱动。

它具有较高的输出功率和较低的内部电阻，适合于需要大功率输出的应用场合。

在本设计中，L298N作为无刷直流电机驱动模块，负责将主控芯片输出的PWM信号转化为电机驱动信号。

3.无刷直流电机无刷直流电机具有高效率、低噪音、长寿命等优点，在各种应用场合得到广泛应用。

在本设计中，选择了一款12V、2000rpm的无刷直流电机，作为实验对象。

4.其他元件除上述元件外，还需要使用一些电容、电阻、二极管等元件，以及连接线、面包板等辅助材料。

二、软件设计1.系统框图本设计采用了STC12C5A60S2单片机，通过PWM控制器实现了对无刷直流电机的速度和转向控制。

系统框图如下所示：2.程序流程(1) 初始化各个模块：包括IO口初始化、定时器/计数器初始化等。

(2) 设置PWM占空比：通过改变PWM占空比来实现对电机的速度控制。

(3) 改变输出口状态：根据需要改变输出口状态，实现正反转控制。

(4) 延时：为了保证电机能够正常工作，需要进行适当的延时操作。

(5) 循环执行上述步骤：不断地改变PWM占空比和输出口状态，以实现对电机的控制。

三、实验结果本设计的实验结果表明，采用STC单片机控制无刷直流电机，可以实现精确的速度和转向控制。

无刷直流电机控制系统设计无刷直流电机控制系统设计一、引言近年来，无刷直流电机由于其高效、低噪音和长寿命等特点，被广泛运用在各种领域，如电动汽车、无人机、工业机器人等。

无刷直流电机的控制系统是整个系统的核心，其设计的优劣直接影响到系统的性能和稳定性。

因此，对无刷直流电机控制系统的研究具有重要意义。

二、无刷直流电机基本原理无刷直流电机是一种将交流电转换成直流电的电机，其工作原理和普通直流电机基本相同。

传统的直流电机是通过换向器将直流电源提供的直流电转换成交流电，再通过电刷与换向器进行配合，使得电机能够正常转动。

然而，无刷直流电机通过内部的传感器，能够实时检测转子位置，在合适的时机切换相序，从而实现电机的转动。

其与直流电机相比，具有结构简单、寿命长、噪音低等特点。

三、无刷直流电机控制系统的组成无刷直流电机控制系统主要由传感器、电机驱动器和控制算法三部分组成。

1. 传感器传感器主要用于检测转子位置和转速等信息，常见的传感器有霍尔传感器、编码器等。

通过传感器获得的信息可以提供给控制系统，以便实时控制电机的工作状态。

2. 电机驱动器电机驱动器作为控制系统的核心部件，主要用于控制电机的转速和方向。

电机驱动器通常由功率放大器和控制电路组成，通过接收控制信号，控制电机的运行。

3. 控制算法控制算法是无刷直流电机控制系统的关键，常见的控制算法有电流反馈控制、速度反馈控制和位置反馈控制等。

通过对传感器获得的信息进行处理和分析，控制算法能够准确地控制电机的运行状态，实现所需的功能。

四、无刷直流电机控制系统设计无刷直流电机控制系统的设计需要考虑多个方面的因素，如控制精度、稳定性、响应速度等。

1. 选择合适的传感器传感器的选择直接影响到控制系统的精度和稳定性。

根据实际需求，选择适用的传感器，并进行合理的安装和校准。

2. 电机驱动器的设计电机驱动器需要根据电机的功率和转速等参数进行选择和设计。

选用合适的功率放大器和控制电路，确保电机能够正常工作，并满足系统的要求。

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。