小型无刷直流电机驱动系统研究开题报告

1. 研究目的与意义

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，随着现代化生产、办公自动化的发展，家用电器、工业机器人等设备都越来越趋向于高效率化、小型化及高智能化，作为执行元件的重要组成部分，电机必须具有精度高、速度快、效率高等特点，无刷直流电机的应用也因此而迅速增长。本课题以集成单片芯片为控制电路，采集电机霍尔位置反馈信号，通过驱动电路控制无刷直流电动机运转。

2. 国内外研究现状分析

20世纪七十年代以来，随着电力半导体工业的飞速发展，许多新型的全控型半导体功率器件如gtr、mosfet、igbt等相继问世，加上新型高磁能积永磁材料陆续出现均为无刷直流电动机的广泛应用奠定了坚实的基础，随着电机本体及其相关技术的迅速发展，新型电机不断涌现。无刷直流电动机系统按其绕组反电势bemf的波形和电流的波形可分为两大类:方波无刷直流电动机和正弦波无刷直流电动机。

国内外对于无刷直流电机控制精确性要求越来越高，本论文采取的基于mc33035集成电路的系统只适用于控制精度要求不高的系统中，而基于stc12c5a60s2单片机的控制系统则可以通过pid算法等提高精确度。我国永磁无刷直流电机领域近几年还出现了专门用于电机控制的高性能、低价位的数字信号处理器dsp，集成电路和计算机技术快速发展，这为永磁无刷直流电机应用提供了坚实的基础。因此，空调、洗衣机、电冰箱等家电将可能越来越多采用永磁无刷直流电机。

本论文提出的采集霍尔位置反馈信号控制电机运转的方式是一种简单有效的方法，霍尔位置传感器将位置，速度，角度等非电物理量转变成电量进行检测和控制。霍尔位置传感器具有体积小，重量轻，功率小，频率高的特点。对于位置反馈信号的检测，美国人最近研制出一种混合观测装，通过固定于定子上的霍尔元件获得信号监测转子位置。以此代替价格不菲的光学编码器，大大降低了电机成本，且提高了监测精度，可谓物美价廉。另外，台湾的研究人员通过智能换向调节装置实现了无位置传感器的控制。其主要原理是:监测电机端电压，通过开关信号发生器对换向位置作粗略估计，然后给出最佳转矩产生特性，通过智能自调系统对换向瞬间进行微调。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

本论文以永磁无刷直流电动机的原理、结构为理论墓础，研究永磁无刷电机的系统结构、控制规律，接着分别提出了基于mc33035集成芯片，stc12c5a60s2单片机的控制无刷直流电动机运转的方案。

根据方案进行了硬件电路设计，以mc33035集成芯片为核心的控制单元，igbt模块以及驱动单元，相电压及电流检测单元，速度给定环节，轴角编码检测单元，主电源、驱动及控制电源回路，故障检测和保护环节，电机姿态显示单元分别进行了阐述。特别是直流无刷电机的原理、控制方案以及以igbt模块的具体应用。

4. 研究创新点

1、直流无刷电机既具备交流电机的结构简单，运行可靠，维护方便等优点，又具备直流电机的运行效率高，调速性能好的特点，因此选择直流无刷电机。

2、利用MC33035及一些外围电路构成的三相无刷直流电机闭环速度调节控制系统,具有电路简单，价格经济，抗干扰性强，可靠性高 ，稳定性好的优点。正好适用用于本论文功率要求不太大的情况下。