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河南理工大学 本科毕业设计（论文）开 题 报 告 题 目 基于DSP的无刷直流电机调速系统设计 指 导 教 师 院（系、部） 电气学院 专 业 班 级 自动化6班 学 号 姓 名 日 期 一、选题的目的、意义和研究现状 目的和意义 现代社会中，电能是最常用且最为普遍的二次能源。而电机作为机电能量转换装置，经过一个多世纪的发展，其应用范围已遍及现代社会和国民经济的各个领域及环节。为了适应不同的实际应用，各种类型的电机应运而生，其中包括同步电机、异步电机、直流电机、开关磁阻电机和各种其他类型电机，其容量小到几毫瓦，大到百万千瓦。相比之下，同步电机具有转矩大、效率和精度高、机械特性硬等优点，但调速困难、容易“失步”等弱点大大限制了它的应用范围；异步电机结构简单、制造方便、运行可靠、价格便宜，但其机械特性软、启动困难、功率因数低、不能经济地实现范围较广的平滑调速，且必须从电网吸取滞后的励磁电流，从而降低电网功率因数；开关磁阻电机转子既无绕组也无永磁体，其结构简单、成本低廉，在低速时具有较大的转矩，控制换相时无上下桥直通等问题，但其噪声和转矩波动相对较大，这在某种程度上限制了该类型电机的推广应用；直流电机具有运行效率高和调速性能好等诸多优点，被广泛地应用于对启动和调速有较高要求的拖动系统，如电力牵引、轧钢机、起重设备等。目前，小容量的直流电机在自动控制系统中仍然得到广泛应用。但是，传统直流电机均采用电刷以机械方式换向，因而存在机械摩擦，使得电机寿命缩短，并带来了噪声、火花以及无线电干扰等问题，再加上制造成本高及维修困难等缺点，从而限制了其在某些特殊场合的应用。因此，在一些对电机性能要求较高的中小型应用场合，需要新型高性能电机的出现。 无刷直流电机是在有刷直流电机基础上发展起来的。无刷直流电动机的主要特点：高效率：无刷直流电动机转子既无铜耗也无铁耗，其效率比同容量异步电机提高5%-12%；功率因数高：无刷直流电动机无需吸收励磁电流，功率因数接近1；启动转矩大，启动电流小：无刷直流电动机的机械特性和调节特性与它励直流电动机特性类似，所以它的启动转矩大，启动电流小，调节范围宽；电子换向取代了机械换向，没用因电刷换向器引起的缺点；电动机出力高：在电动机的体积和最高转速相同时，较异步电动机输出功率提高了30%；适应性强：电源电压偏离额定值+10%或-15%，环境温度相差40K以及负载转矩从0-100%额定转矩波动时，无刷直流电动机得实际转速与设定转速的稳态偏差，不大于设定转速±1%。 由于无刷直流电机上述的优点，无刷直流电机在汽车、航空、家用电器等行业内得到了较好的发展。汽车作为一种方便快捷的交通工具早已和人们的生活息息相关。一辆汽车内部通常包括几十到上百台电机，随着汽车向节能和环保方向的发展，包括无刷直流电机在内的高效永磁电机在汽车中有很好的应用前景。无刷直流电机在电动汽车驱动上有很好的技术优势。利用电机驱动设备代替气动和液压传动装置已成为航空航天工业发展中的一种趋势。航空航天电机由于其应用场合的特殊性，一般要求所用电机体积小、结构简单。无刷直流电机的特殊结构特点及无位置传感器控制方式，使其在航空航天领域可望得到广泛的应用。近年来，世界家用电器电子驱动电机以每年约30%的增幅发展，现代家用电器正朝着节能、低噪声、智能化和高可靠性方向发展。随着人们生活水平的提高和国家对节能减排的日益重视，许多家用电器的驱动电机开始选用无刷直流电机。另外无刷直流电机也在办公自动化领域、医疗器械领域、纺织机械等行业得到了广泛地应用。 研究现状 目前，国内外无刷直流电机的一般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。国外发达国家对无刷直流电机的研究内容与中国大体相当，但美国和日本具有较先进的无刷直流电机制造与控制技术。特别是日本在民用方面比较突出，而美国在军工方面更加先进。当前的研究热点主要集中在以下三个方面：1、研究无位置传感器控制技术以提高系统可靠性，并进一步缩小电