BLDC电机电子换向原理的研究及软硬件实现.docVIP

南京工程学院 课程设计说明书(论文) 题 目 BLDC电机电子换向原理的 研究及软硬件实现 课 程 名 称 运动控制系统设计与调试 院（系、部、中心） 工业中心学院 专 业 自动化系统集成 班 级 D自集成102 学 生 姓 名 何青云 学 生 学 号 233100206 设 计 地 点 基础实验楼C315 指 导 教 师 盛国良、吴京秋 设计起止时间：2013.6.17--2013.6.28 目 录 1.概述 2 2.设计任务和要求 2 2.1任务和要求 2 2.1.1 设计任务 2 2.1.2 设计要求 2 2.2研究路线 3 3.系统结构设计 3 3.1方案确定 3 3.2硬件设计 4 3.2.1 逆变电路设计 4 3.2.2 控制电路设计 6 3.2.3 检测电路设计 7 3.2.4 保护电路设计 7 4. 系统设计 8 4.1 换向逻辑设计 8 4.2 速度采集 9 4.3 速度环控制程序 10 5.系统软件 12 5.1 软件流程 12 6. 总结 14 7.参考文献 14  1.概述 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。有刷直流电动机从19世纪40年代出现以来，以其优良的转矩控制特性，在相当长的一段时间内一直在运动控制领域占据主导地位。但是，有机械接触电刷-换向器一直是电流电机的一个致命弱点，它降低了系统的可靠性，限制了其在很多场合中的使用。为了取代有刷直流电动机的机械换向装置，人们进行了长期的探索。早在1917年，Bolgior就提出了用整流管代替有刷直流电动机的机械电刷，从而诞生了无刷直流电机的基本思想。 无刷直流电动机的发展在很大程度上取决于电力电子技术的进步，在无刷直流电动机发展的早期，由于当时大功率开关器件仅处于初级发展阶段，可靠性差，价格昂贵，加上永磁材料和驱动控制技术水平的制约，使得无刷直流电动机自发明以后的一个相当长的时间内，性能都不理想，只能停留在实验室阶段，无法推广使用。后来随着人们对无刷直流电动机特性了解的日益深入，无刷直流电动机的理论也逐渐得到了完善。1986年，H.R.Bolton对无刷直流电动机作了全面系统的总结，指出了无刷直流电动机的研究领域，成为无刷直流电动机的经典文献，标志着无刷直流电动机在理论上走向成熟。 我国对无刷直流电动机的研究起步较晚。1987年，在北京举办的联邦德国金属加工设备展览会上，SIEMENS和BOSCH两公司展出了永磁自同步伺服系统和驱动器，引起了国内有关学者的广泛注意，自此国内掀起了研制开发和技术引进的热潮。经过多年的努力，目前，国内已有无刷直流电动机的系列产品，形成了一定的生产规模。 2.设计任务和要求 2.1任务和要求 2.1.1 设计任务 电机参数 额定功率PN(KW):1 额定电压UN(V):310 额定转速nN(RPM):3000 转子磁极对数:5 霍尔传感器：3 2.1.2 设计要求 静态指标： 调速比：D=nmax/nmin≥1000； 静差率： s ≤3%。 动态指标： 扰动产生的动态偏差：Δnmax/nmin ≤10%； 扰动产生的恢复时间：tv ≤0.5s； 2.2研究路线 1.系统硬件设计 —控制回路设计 控制器选择:PLC、计算机或微控制器，包含控制器外设选型 给定器设计：模拟/数字 驱动电源：隔离电源，浮栅 电流截止环节：电流、电压检测环节 系统软件设计 —软件设计环境 梯形图——PLC VC++、VB、CB、TC等——计算机 C——微控制器 —速度环软件（中断方式） 速度环调节周期 转子位置检测程序、换向子程序 速度检测程序、ASR子程序 3.系统结构设计 3.1方案确定 逆变电路设计 控制电路设计 检测电路设计 保护电路设计 换向逻辑设计 速度采集、速度环控制程序 3.2硬件设计 图：驱动电路、保护电路、电源电路、霍尔传感电路 3.2.1 逆变电路设计 图：逆变器与驱动电路接口 （1）该电路图为自举电路，以满足浮栅要求。 IR2103功能介绍：双列8脚封装，高端工作电压为600V，低端工作电压为10~20V，功耗为1W。 IR2103是高电压，高速功率MOSFET和IGBT驱动和依赖的高和低