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直流电机变频调速系统的设计与实现

作　者: 张俊凡
导　师: 郝永德
学　校: 华中科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 直流无刷电机无位置传感器控制单片机
分类号: TM33
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

直流无刷电机是随着电力电子技术、微处理器技术、自动控制理论的发展而迅速发展的一种新型电动机,由于其性能优点突出,直流无刷电机在工业及民用方面的应用已日趋广泛。本文主要对无位置传感器控制的直流无刷电机控制系统在硬件和软件上的实现进行了研究。本文开篇简要叙述了直流无刷电机的国内外发展状况及当前在直流无刷电机方向上进行研究的热点问题。在阐述直流无刷电机的工作原理和电机驱动三相全控电路控制方法的基础上,分析探讨了改变电机转速采用的PWM调制方法,并给出了无位置传感器控制的直流无刷电机转子位置检测的方法和原理。本文在前述的理论基础上,设计出了基于TMP88PH40的直流无刷电机控制模块的各部分系统电路图,具体包括输出+48V直流电压的电源电路、TMP88PH40单片机控制电路、功率开关及驱动电路、采用引出虚拟中性点构建的转子位置检测电路及过流检测保护电路几部分,并分别阐明了各部分的工作原理和设计时的关键技术。本文还设计了可驱动控制硬件系统的软件程序,通过软件设定电机运转状态的切换,实现了对电机起动,转子位置检测及电机转速调整的控制,并通过实际测试结果,证实了本设计对无位置传感器直流无刷电机可进行正常控制。最后,对本文的主要工作进行了总结,在此基础上分析了本课题还需加深和完善的研究内容,并对课题的发展方向进行了展望。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-11
  1.1 本课题的研究背景与意义  8
  1.2 直流无刷电机的国内外发展概况  8-11
2 直流无刷电机构成及系统运行原理  11-25
  2.1 直流无刷电机的系统组成  11-12
  2.2 直流无刷电机基本工作原理  12-14
  2.3 直流无刷电机的数学模型  14-16
  2.4 三相全控开关电路  16-19
  2.5 PWM 调制方式  19-21
  2.6 位置检测方法  21-24
  2.7 本章小结  24-25
3 硬件电路结构  25-42
  3.1 电源电路设计  26-29
  3.2 单片机控制电路设计  29-32
  3.3 功率驱动电路设计  32-36
  3.4 转子位置检测电路设计  36-38
  3.5 系统保护电路设计  38-40
  3.6 PCB 设计  40-41
  3.7 本章小结  41-42
4 系统软件设计  42-51
  4.1 系统开发环境  42
  4.2 系统控制状态流程  42-44
  4.3 电机的“三段式”起动  44-47
  4.4 电机运行控制  47-48
  4.5 电机速度的控制  48-50
  4.6 本章小结  50-51
5 结果与分析  51-53
6 总结与展望  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-57

直流电机变频调速系统的设计与实现

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