无刷直流电机无霍尔运行硬件系统研究.doc
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无刷直流电机无霍尔运行硬件系统研究,1.9万字我自己原创的毕业论文，仅在本站独家提交，大家放心使用摘要 无刷直流电机利用电子换相代替机械换相，不仅具有直流电动机的调速性能，而且体积小、效率高，在许多领域已得到了广泛的应用。采用无位置传感器控制技术之后，不但可以降低电机的制造成本，而且使得无刷直流电机的使用寿命以及维修简便...
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无刷直流电机无霍尔运行硬件系统研究
1.9万字
我自己原创的毕业论文，仅在本站独家提交，大家放心使用
摘要 无刷直流电机利用电子换相代替机械换相，不仅具有直流电动机的调速性能，而且体积小、效率高，在许多领域已得到了广泛的应用。采用无位置传感器控制技术之后，不但可以降低电机的制造成本，而且使得无刷直流电机的使用寿命以及维修简便性都有了大大提高。目前，无刷直流电机无位置传感器控制已成为无刷直流电机控制技术的发展方向。
本文纵观了无刷直流电动机及其控制技术的兴起、发展与现状，概括了无刷直流电动机无位置传感器控制技术的现有水平及存在的问题，并阐述了无位置传感器控制技术中的两个关键问题——转子位置信息检测和零起动。其中，转子位置信息检测通常采用反电势过零点检测法，并通过改进反电势检测电路，提高了电路的灵敏性；无刷直流电机的无位置传感器控制基本采用“三段式”起动法。
最后按照模块化及数字化设计思想，理论阐述了以美国Cypress公司的PSoC为主控芯片的无传感器无刷直流电机控制硬件系统，并设计了MCU及其外围电路、功率驱动电路等硬件电路，并给出了软件任务分析流程。
关键词：无刷直流电机，无传感器控制，转子位置信息检测，零起动，硬件系统
Research on Hardware System of Sensorless Brushless DC Motor
Abstract Brushless DC motor with permanent magnet excitation, in which electrical commutator is used instead of mechanical , has the same good characteristics of speed control as traditional DC motor. Brushless DC motors have found wide application due to their high power density and ease of control. Moreover, the machines have high efficiency over wide speed range. Using sensorless control not only reduce the manufacturing cost of the motor, but also extend the life of the motor. At present, sensorless control has become a development trend of control technique for brushless DC motors.
This dissertation makes a comprehensive view of the rising, development and present situation of control technique for brushless DC motor, and summarizes the present level and shortages of sensorless control technique,moreover,describes the position sensor control technology in two key issues——rotor position detection, zero-starting method.Commonly t back EMF zero crossing detection method is used to detect the rotor position information , and improve the sensitivity of the circuit by improving the EMF detection circuit;the brushless DC motor sensorless control is almost based on the “three-step” start method.
Finally ,theoretically describe the digital control system of BLDCM based on PSoCTM manufactured by Cypress in US and establish the digital control system of BLDCM in accordance of modular and digital，and design the hardware system including the MCU and its peripheral circuits，power driver inverter circuit and so on.
Key words :BLDCM ,sensorless control, rotor position detection, zero starting,hardware system
目 录
摘要 I
ABSTRACT II
目录 III
第一章 绪论 1
1.1无刷直流电机发展历史及现状 2
1.2无刷直流电机无传感器控制技术研究 2
1.2.1无刷直流电机无传感器转子位置检测方法 3
1.3无刷直流电机无传感器起动方法研究 5
1.4本文研究的主要内容 6
第二章 无刷直流电机的结构及运行原理 7
2.1无刷直流电机的基本结构 7
2.2 无刷直流电机的数学模型 7
2.2.1定子电压方程 8
2.2.2反电动势方程 9
2.2.3电磁转矩方程 10
2.2.4运动方程 11
2.3无刷直流电机的运行特性 11
2.3.1机械特性 11
2.3.2调节特性 12
2.3.3无刷直流电机的工作特性 12
第三章 无刷直流电机无霍尔运行转子位置信息的检测 14
3.1 反电势过零点检测法 14
3.2 滤波电容的向位移补偿 16
3.3反电动势过零检测的硬件电路 18
3.4改进的反电动势检测电路 20
第四章 无刷直流电机无传感器控制系统硬件设计 23
4.1无刷直流电机控制系统硬件总体设计 23
4.2主控芯片选择 23
4.3控制系统电源设计 25
4.4功率驱动电路设计 26
4.5负载电流采样及过流保护电路设计 28
4.5.1负载电流采样电路设计 29
4.5.2过流保护电路设计 30
4.6软件任务分析 30
4.6.1软件总体结构方案 30
4.6.2数字双闭环串级控制软件设计 32
4.6.3转速计算 33
第五章 总结与展望 34
5.1总结 34
5.2展望 34
致谢 35
参考文献 36
1.9万字
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摘要 无刷直流电机利用电子换相代替机械换相，不仅具有直流电动机的调速性能，而且体积小、效率高，在许多领域已得到了广泛的应用。采用无位置传感器控制技术之后，不但可以降低电机的制造成本，而且使得无刷直流电机的使用寿命以及维修简便性都有了大大提高。目前，无刷直流电机无位置传感器控制已成为无刷直流电机控制技术的发展方向。
本文纵观了无刷直流电动机及其控制技术的兴起、发展与现状，概括了无刷直流电动机无位置传感器控制技术的现有水平及存在的问题，并阐述了无位置传感器控制技术中的两个关键问题——转子位置信息检测和零起动。其中，转子位置信息检测通常采用反电势过零点检测法，并通过改进反电势检测电路，提高了电路的灵敏性；无刷直流电机的无位置传感器控制基本采用“三段式”起动法。
最后按照模块化及数字化设计思想，理论阐述了以美国Cypress公司的PSoC为主控芯片的无传感器无刷直流电机控制硬件系统，并设计了MCU及其外围电路、功率驱动电路等硬件电路，并给出了软件任务分析流程。
关键词：无刷直流电机，无传感器控制，转子位置信息检测，零起动，硬件系统
Research on Hardware System of Sensorless Brushless DC Motor
Abstract Brushless DC motor with permanent magnet excitation, in which electrical commutator is used instead of mechanical , has the same good characteristics of speed control as traditional DC motor. Brushless DC motors have found wide application due to their high power density and ease of control. Moreover, the machines have high efficiency over wide speed range. Using sensorless control not only reduce the manufacturing cost of the motor, but also extend the life of the motor. At present, sensorless control has become a development trend of control technique for brushless DC motors.
This dissertation makes a comprehensive view of the rising, development and present situation of control technique for brushless DC motor, and summarizes the present level and shortages of sensorless control technique,moreover,describes the position sensor control technology in two key issues——rotor position detection, zero-starting method.Commonly t back EMF zero crossing detection method is used to detect the rotor position information , and improve the sensitivity of the circuit by improving the EMF detection circuit;the brushless DC motor sensorless control is almost based on the “three-step” start method.
Finally ,theoretically describe the digital control system of BLDCM based on PSoCTM manufactured by Cypress in US and establish the digital control system of BLDCM in accordance of modular and digital，and design the hardware system including the MCU and its peripheral circuits，power driver inverter circuit and so on.
Key words :BLDCM ,sensorless control, rotor position detection, zero starting,hardware system
目 录
摘要 I
ABSTRACT II
目录 III
第一章 绪论 1
1.1无刷直流电机发展历史及现状 2
1.2无刷直流电机无传感器控制技术研究 2
1.2.1无刷直流电机无传感器转子位置检测方法 3
1.3无刷直流电机无传感器起动方法研究 5
1.4本文研究的主要内容 6
第二章 无刷直流电机的结构及运行原理 7
2.1无刷直流电机的基本结构 7
2.2 无刷直流电机的数学模型 7
2.2.1定子电压方程 8
2.2.2反电动势方程 9
2.2.3电磁转矩方程 10
2.2.4运动方程 11
2.3无刷直流电机的运行特性 11
2.3.1机械特性 11
2.3.2调节特性 12
2.3.3无刷直流电机的工作特性 12
第三章 无刷直流电机无霍尔运行转子位置信息的检测 14
3.1 反电势过零点检测法 14
3.2 滤波电容的向位移补偿 16
3.3反电动势过零检测的硬件电路 18
3.4改进的反电动势检测电路 20
第四章 无刷直流电机无传感器控制系统硬件设计 23
4.1无刷直流电机控制系统硬件总体设计 23
4.2主控芯片选择 23
4.3控制系统电源设计 25
4.4功率驱动电路设计 26
4.5负载电流采样及过流保护电路设计 28
4.5.1负载电流采样电路设计 29
4.5.2过流保护电路设计 30
4.6软件任务分析 30
4.6.1软件总体结构方案 30
4.6.2数字双闭环串级控制软件设计 32
4.6.3转速计算 33
第五章 总结与展望 34
5.1总结 34
5.2展望 34
致谢 35
参考文献 36
