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WS1603004khan12无刷直流电动机转速控制研究与实现毕业论文
渤海大学本科毕业论文(设计)
无刷直流电动机转速控制研究与实现
ResearchandImplementationonSpeedControlofBrushlessDCMotors
摘要
与其他电机相比,无刷直流电机具有更多的优势。
所需的硬件项目是利用闭环控制技术实现无刷直流电机速度控制而设计的。
BLDC电机正被广泛应用于各种应用,例如电动自行车、纺纱、车床和钻孔等。
该系统可实现精确有效的速度控制。
该系统是用户友好的,用户可以进入的速度和电机将运行在确切的速度。
设计控制器的目的是跟踪速度参考的变化,并在负载变化期间稳定输出速度。
通过开发仿真模型验证了所建系统的有效性。
本课题将简要讨论控制BLDC电机速度的开环、闭环和微控制器方法。
第1章介绍了BLDC电机及其应用。
第2章将介绍我们将用来控制速度的组件。
霍尔位置传感器、无刷直流电机、微控制器等均被用作主要部件。
第三章讨论了开环和闭环方法。
第4章讨论了微控制器方法。
该系统的目的是讨论无刷直流电机及其工作。
在本项目中,我们将介绍如何通过开环和闭环法控制无刷直流电机的速度,无刷直流电机中的永磁体如何作为转子工作,如何使用一个或多个霍尔效应装置来感知转子的位置,如何逐相激活线圈。
将代表一种简单而宏伟的无刷直流电机电流控制调制技术。
这种调制技术基于准方波电流的生成。
下面给出了此技术的优点。
1.非常简单的控制技术方案
2.相位电流保持平衡。
3.电流仅通过一个直流组件控制。
关键词:
Hallpositionsensor,BrushlessDCmotor,Microcontroller
Abstract
BrushlessDCmotorhassomemoreadvantagesascomparetoothermotors.ThedesiredhardwareprojectisdesignedforthepurposeofimplementationonspeedcontrolofbrushlessDCmotorbyusingclosedloopcontroltechnique.BLDCmotorisbeingusedinvariousapplicationsforexampleelectronicbikes,spinning,lathesanddrillingetc.Apreciseandeffectivespeedcontrolcanbeachievedbythisdesignedsystem.Thissystemisuserfriendly,usercanenterthespeedandmotorwillrunatthatexactspeed.Thepurposeofdesigningcontrolleristotrackthevariationsofspeedreferencesandstabilizestheoutputspeedduringloadvariations.Theeffectivenessoftheproposedsystemisverifiedbydevelopsimulationmodel.
Openloop,closedloopandmicrocontrollermethodtocontrolthespeedofBLDCmotorswillbediscussedbrieflyinthisproposedproject.Chapter1iscoveringtheintroductionofBLDCmotorsanditsapplications.Chapter2willcoverthecomponentsthosewewillusetocontrolthespeed.Hallpositionsensor,brushlessDCmotor,microcontrollerarebeingusedasamaincomponents.Inchapter3boththeopenloopandclosedloopmethodsarediscussed.Inchapter4microcontrollermethodisdiscussed.
ThepurposeofthissystemistodiscussbrushlessDCmotorsanditsworking.InthisprojectwewillcoverthathowtocontrolthespeedofbrushlessDCmotorthroughopenandclosedloopmethod,howapermanentmagnetinbrushlessDCmotorworksasarotor,howtosensethepositionofrotorbyusingoneormoreHalleffectdevices,howtoactivatecoilsphasebyphase.AsimpleandmagnificentcurrentcontrolledmodulationtechniqueofbrushlessDCmotorswillberepresented.ThismodulationtechniqueisbasedonthegenerationofQuasi-squarewavecurrent.Advantagesofthistechniquearegivenbelow.
1.Verysimplecontroltechniquescheme
2.Phasecurrentarekeptbalanced.
3.ThecurrentisonlycontrolledthroughoneDCcomponent.
Keywords:
Hallpositionsensor,BrushlessDCmotor,Microcontroller
Contents
1IntroductionofBLDCMotors
1.1BLDCMotors
ConventionallyDCmotorsareextremelyandfullyefficientandduetohavingspecialcharacteristicstheseDCmotorsareusedasservomotors.Buttheyhaveonlydrawbackthatistheyneedacommutatorandbrushes.Thesecommutatorsandbrushesarerequiredformaintenance.Withthehelpofsolid-stateswitcheswhenfunctionsofbrushesandcommutatorsimplementthenmaintenancefreeformotorwererealized.ThesemotorsarebeingknownbrushlessDCmotors.
Inthischapterwewillhavelookatbasicstructure,drivecircuits,fundamentalprinciples,steadystatecharacteristics,andapplicationsofbrushlessDCmotors.
1.2Structuresanddrivecircuits
(1)BasicStructure
IfyouwillanalyzethenyouwillfindthattheconstructionofmodernbrushlessmotorsisquitesimilartotheACmotors.Thesemotorsarealsoknownasthepermanentsynchronousmotors.Structureofatypicalthree-phasebrushlessDCmotorshasbeenexplainedinthegivenpicturebelow,seefigure1.1.ThewindingsofstatorissimilartothewindingsofpolyphaseACmotors.Permanentmagnetarebeingusedtocomposrotor.BrushlessDCmotorsaresynchronousmotorsarequitedifferent.Theformerincorporatesisusedtodetectthepositionofrotor(ormagneticpoles)forthepurposeofproducingsignalstocontroltheelectronicswitchesasshowninpicturebelow,seefigure1.2.Hallelementisthemostordinaryposition/polesensor,butopticalsensorsarebeingusedinsomemotors.
Figure1.1Disassembledviewofabrushlessdcmotor
Figure1.2Brushlessdcmotor=Permanentmagnetacmotor
Three-phasemotorsaremostefficientandorthodox.Forthepurposeofdrivingcircuitandsimpleconstructiontwo-phasebrushlessDCmotorsarealsobeingusedcommonly.Thepictureisgivenbelowisshowingthecross-sectionofatwo-phasemotorhavingauxiliarysalientpoles,seefigure1.3.
Figure1.3Two-phasemotor
(2)ComparisonofBLDCandconventionalMotors
AccordingtotheirstaticcharacteristicsbrushlessDCmotorsandconventionalDCmotorsarequitesimilar,butinsomeaspectsactuallyth
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