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无刷直流电机的PWM调制方式介绍

无刷直流电机的PWM调制方式介绍
无刷直流电机的PWM调制方式介绍

三相无刷直流电机系统结构及工作原理

三相无刷直流电机系统结构及工作原理

图2.3 直流无刷电动机的原理框图位置传感器在直流无刷电动机中起着测定转子磁极位置的作用,为逻辑开关电路提供正确的换相信息,即将转子磁钢磁极的位置信号转换成电信号,然后去控制定子绕组换相。位置传感器种类较多,且各具特点。在直流无刷电动机中常见的位置传感器有以下几种:电磁式位置传感器、光电式位置传感器、磁敏式位置接近传感器【3】。 2.4基本工作原理 众所周知,一般的永磁式直流电动机的定子由永久磁钢组成,其主要的作用是在电动机气隙中产生磁场。其电枢绕组通电后产生反应磁场。其电枢绕组通电后产生反应磁场。由于电刷的换向作用,使得这两个磁场的方向在直流电动机运行的过程中始终保持相互垂直,从而产生最大转矩而驱动电动机不停地运转。直流无刷电动机为了实现无电刷换相,首先要求把一般直流电动机的电枢绕组放在定子上,把永磁磁钢放在转子上,这与传统直流永磁电动机的结构刚好相反。但仅这样做还是不行的,因为用一般直流电源给定子上各绕组供电,只能产生固定磁场,它不能与运动中转子磁钢所产生的永磁磁场相互作用,以产生单一方向的转矩来驱动转子转动。所以,直流无刷电动机除了由定子和转子组成电动机本体以外,还要由位置传感器、控制电路以及功率逻辑开关共同构成的换相装置,使得直流无刷电动机在运行过程中定子绕组所产生的的磁场和转动中的转子磁钢产生的永磁磁场,在空间始终保持在(π/2)rad左右的电角度。 2.5无刷直流电机参数 本系统采用的无刷电机参数 ·额定功率:100W ·额定电压:24V(DC) ·额定转速:3000r/min ·额定转矩:0.23N?m ·最大转矩:0.46N?m ·定位转矩:0.01N?m ·额定电流:4.0A

驱动轮直流电机选择计算

驱动轮直流电机选择计算 The final edition was revised on December 14th, 2020.

驱动轮电机用于驱动 AGV 的运行,包括AGV 的直行及差速转弯。在选择电机时,我们通常需要计算出电机的额定功率、额定转矩、额定转速等[28]。而在驱动电机的参数计算之前首先需要明确 AGV 的各项设计要求,如表3-1 所示。 3.1.1 电动机的选择 1. 驱动力与转矩关系 AGV 在地面行驶时,轮子与地面接触,AGV 克服摩擦力向前行驶,电机输出转矩Tq 为小车提供驱动力。而Tq 经减速机减速后得到输出转矩Tt 输出至驱动轮,输出转矩Tt 为: 式中 g i ——减速机减速比; q T ——电机输出转矩; t T ——输出转矩; ——电机轴经减速机到驱动轮的效率。 驱动轮在电机驱动下在地面转动,此时相对于地将形成一个圆周力,而地面对驱动轮也将产生一个等值、反向的力t F ,该力即为驱动轮的驱动力[29] 。驱动力为: 式中 q R ——驱动轮的驱动半径。 由于驱动轮一般刚性较好,视其自由半径、静力半径、滚动半径三者相同,均为q R 。 2. 驱动力与阻力计算 小车在行驶过程中要克服各种阻碍力,这些力包括:滚动阻力f F 、空气阻力w F 、坡度阻力r F 、加速度阻力j F 。这些阻力均由驱动力t F 来克服,因此: (1) 滚动阻力f F 滚动阻力在 AGV 行驶过程中,主要由车轮轴承阻力以及车轮与道路的滚动摩擦阻力所组成,f F 大小为:

式中 F——车轮与轴承间阻力; fz F——车轮与道路的滚动摩擦阻力。 fg 其中,车轮轴承阻力 F为: fz 式中P——车轮与地面间的压力,AGV设计中,小车自重m为100kg,最大载重量 M为200kg,因此最大整车重量为300kg,一般情况下,AGV前行过程中,有三轮m ax 同时着地,满足三点决定一平面的规则,各轮的压力为P=1000N[30]; d——车轮轴直径,驱动轮在本次设计中选择8寸的工业车轮,即d=48mm; D——车轮直径,查文献[40]可知,驱动轮在本次设计中选择8 寸的工业车轮,即D=200mm; μ——车轮轴承摩擦因数,良好的沥青或混凝土路面摩擦阻力系数为—,μ =。 F为: 车轮与道路的滚动摩擦阻力 fg 式中Q——车轮承受载荷,Q=1000N; f——路面摩擦阻力系数,f=。 则: F: (2)空气阻力 w 空气阻力是 AGV 行驶过程当中,车身与空气间形成了相对运动而产生于车身上的阻力,该阻力主要由法向力以及侧向力两部分组成。空气阻力与AGV 沿行驶方向的投影面积以及车身与空气的相对运动速度有关,但由于AGV工作于室内,基本工作环境中无风,且速度不快,同时 AGV 前后方的投影面积均不大,因此认为空气阻力F[31]。 ≈ w F: (3)坡度阻力 r AGV 所实际行驶的路面并非理想化绝对平整,而是存在一定的坡度[32],当 AGV行驶到该坡度处时,重力将产生一个沿着坡度方向的阻力,这个阻力就被称之为坡度阻F,表达式为: 力 r 式中G——AGV 满载总重量; α——最大坡度。 在 GB/T 20721-2006“自动导引小车国标”中表示:路面坡度(H/L)定义为在100mm 以上的长度范围内,路线水平高度差与长度的最大比值,路面坡度的最大比值需要小于(含),对于 AGV 精确定位的停车点,路面坡度需要小于(含)[33]。取坡度: 因此: F: (4)加速度阻力 j

无刷直流电机(BLDC)双闭环调速解析

无刷直流电机(BLDC)双闭环调速系统 在无刷直流电机双闭环调速系统中,双闭环分别是指速度闭环和电流闭环。对于PWM 的无刷直流电机控制来说,无论是转速的变化还是由于负载的弯化引起的电枢电流的变化,可控量输出最终只有一个,那就是都必须通过改变PWM的占空比才能实现,因此其速度环和电流环必然为一个串级的系统,其中将速度环做为外环,电流环做为内环。调节过程如下所述:由给定速度减去反馈速度得到一个转速误差,此转速误差经过PID调节器,输出一个值给电流环做给定电流,再由给定电流减去反馈电流得到一个电流误差,此电流误差经过PID 调节器,输出一个值就是占空比。 在速度环和电流环的调节过程中,PID的输出是可以作为任意量纲(即无量纲,用标幺值来表示;标幺值:英文为per unit,简写为pu,是各物理量及参数的相对单位值,是不带量纲的数值)来输入给下一环节或者执行器的,因此无需去管PID输出的量纲,只要是这个输出值反映了给定值和反馈值的差值变化,能够使这个差值无限趋近于零即可,相当于将输出值模糊化,不用去搞的太清楚,如果你要是一直在这里纠结输出值具体是个什么东西时,那么你就会瞎在这里出不来了。假如你要控制一个参数,并且这个参数的大小和你给定量和反馈量有着直接的关系(线性关系或者一阶导数关系或者惯性关系等),那么就可以不做量纲变换。比如速度环的PID之后的输出就可以直接定义为转矩,因为速度过慢就要提高转矩,速度过快就要减小转矩,PID输出量的意义是调整了这个输出量,就可以直接改变你要最终控制的参数,并且这个输出量你是可以直接来控制的,这种情况下PID输出的含义是你可以自己定的,比如直流电机,速度环输出你可以直接定义为转矩,也可以定义为电流,然后适当的调节PID的各个参数,最终可以落到一个你能直接控制的量上,在这里最终的控制量就是占空比的值,当占空比从0%—100%时对应要写入到寄存器里面的值为0—3750时,那么0—3750就是最终的控制量的范围。 在调速控制中,既要满足正常负载时的速度调节,还要满足过负载时进行电流调节。如果单独采用一个调节器时,其调节器的动态参数无法保证两种调节过程同时具有良好的动态品质,因此采用两个调节器,分别调节主要被调量转速和辅助被调量电流,以转速调节器的输出作为电流调节器的输入,电流环是通过电流反馈控制使电机电枢电流线性受控,可达到电机输出力矩的线性控制,并使其动态范围响应快,最后再输出去控制占空比,从而改变MOSFET的导通时间,二者之间实行串级连接,它是直流电力传动最有效的控制方案。 在双闭环调速系统中,输入参数有三个,分别为给定速度和反馈速度以及反馈电流,其中给定速度由用户指定,一般指定为旋转速度(RPM 转/分钟)或直线速度(m/s 米/秒)。而反馈速度和反馈电流则需要由传感器来获取,下面来讲一下在无刷直流电机控制系统中,反馈速度和反馈电流的获取。 反馈速度:简单点的就由电机内用来检测转子位置的三个霍尔元件来得到,高端点的就加光电编码器,分别称为霍尔元件测速和编码脉冲测速。 霍尔元件测速:在电机磁极对数为1的情况下,转子旋转一周的时间内,霍尔传感器输出3路各180度信号,其中每两个传感器之间有60度的交叠信号,只要检测其中一路霍尔传感器的信号宽度就能计算出电机的速度。用输入捕捉(CAP)端口在上升沿捕捉一个时间标签,再在下降沿捕捉一个时间标签,根据两个时间标签的差值得出周期,由于霍尔传感器是在电机内固定不变的,因此每次在霍尔传感器的信号宽度下旋转的角度是一定的(即走过的距离是固定的),最后用此固定的距离除以周期即可得到速度,即T法测速,测量两个信号

机器人直流无刷电机参数

机器人直流无刷电机是一种应用在智能机器人驱动上的微型电机产品,具备驱动、减速、提升扭矩功能,主要由微型直流无刷电机、齿轮箱组装而成,也称为机器人电机;这种直流无刷电机属于非标电机齿轮箱,采用定制参数、性能特点、结构方式,定制参数范围,直径规格在3.4mm-38mm之间,额定电压在3V-24V,输出力矩范围:1gf.cm到50Kgf.cm之间,减速比范围:5-1500;输出转速范围:5-2000rpm; 机器人直流无刷电机产品参数: 产品名称:儿童智能陪护机器人电机齿轮箱 电压:3V-24V 空载转速:15000 空载电流:300MA 工作温度:-20 (85) 产品说明:儿童智能陪护机器人电机齿轮箱为特定客户开发设计,只作为儿童智能陪护机器人电机齿轮箱的方案展示。 标准直流无刷电机产品参数: 产品名称:5v直流减速电机 产品分类:直流减速电机 电压:5 VDC 材质:五金 旋转方向:cw&ccw 齿轮箱回程差:≤2°(可定制) 轴承:烧结轴承;滚动轴承 轴向窜动:≤0.1mm(烧结轴承);≤0.1mm(滚动轴承) 输出轴径向负载:≤20N(烧结轴承);≤30N(滚动轴承) 输入速度:≤15000rpm 工作温度:-30 (100)

产品名称:直流无刷减速电机(齿轮电机) 产品分类:无刷减速电机 产品规格:Φ20MM产品 电压:12V 空载电流:220 mA (可定制) 负载转速:2.4-1000 rpm(可定制) 减速比:5/25/125/625:1(可定制) 机器人直流无刷电机定制参数、规格范围: 尺寸规格系列:3.4mm、4mm、6mm、8mm、10mm、12mm、16mm、18mm、20mm、22mm、24mm、28mm、32mm、38mm; 电压范围:3V-24V 功率范围:0.1W-40W 输出力矩范围:1gf.cm到50Kgf.cm 减速比范围:5-1500; 输出转速范围:5-2000rpm; 生产厂家

直流无刷电机的控制技术

直流无刷电机的控制技术 摘要围绕直流无刷电机控制运用广泛技术——基于DSP的控制系统进行了系统研究,采取模糊控制策略,设计出上位监控系统,数字化、智能化的控制系统提出方案,实践证明了系统的平稳性和快速性满足要求。 关键词直流无刷电机;DSP控制;模糊控制 0引言 数字信号(Digital Signal Processing ,DSP)是涉及很多学科,它广泛被用于很多学科与技术领域。数字信号处理器称为DSP芯片,适用在数字信号处理运算的微处理器,能够快速的在数字信号处理算法上实现。现今,DSP芯片用于运动上的控制、数控机床的控制、航天航空的控制、电力系统上的操作、自动化仪器的控制等各个领域[1],该文主要介绍这种基于DSP芯片控制直流无刷电机智能化控制系统的设计。 1 系统结构设计 系统组成由“PC 上位机、电源单元、TMS320LF2407 DSP芯片、无刷直流电机、检测单元、功率驱动模块、通讯接口”等。(见图1) 1.1 DSP芯片的选择 DSP芯片的选择是很重要的,选对了DSP芯片才能设计出其外围电路和其他电路。DSP芯片的选择要根据实际的应用系统进行确定。DSP芯片由于场合不同选择的也就不同,我们要考虑DSP芯片的运算速度、价格、运算精度、功耗、硬件的资源等。我们根据系统要求,选择TI公司TMS320LF2407芯片。 1.2无刷直流电机 该电机采取1500转/分, 无刷直流电机采用1.78A、27V电压进行供电,电机换向电路主要是由控制和驱动组成,直流无刷电机自身属于机电能量转换部分,该部分由电机电枢、永磁、传感器组成。我们把电机的电轴绕组在定子上、把永磁放在转子上,其目的是为了实现换向。无刷直流电机的工作方式是两相导通的星型3相6状态,这样操作方式是因为转子在旋转定子电流中进行不断换相来保证两个磁场电流方向不发生改变,控制3相定子电流通电顺序与大小控制电机旋转的速度。 1.3功率的驱动模块 TOSHIBA公司采用IPM系列智能型模块,IPM主要集成了检测、控制、逻辑、保护电路这样有效提高了稳定性与可靠性。东芝的高速光耦TLP550(F)是

基于STM32的直流电机PWM调速控制

电动摩托车控制器中的电机PWM调速 摘要:随着“低碳”社会理念的深入,新型的电动摩托车发展迅速,逐渐成为人们主要的代步工具之一,由于直流无刷电机的种种优点,在电动摩托车中也得到了广泛应用,因此,本文控制部分主要介绍一种基于STM32F103芯片的新型直流无刷电机调速控制系统,这里主要通过PWM技术来进行电机的调速控制,且运行稳定,安全可靠,成本低,具有深远的意义。 1.总体设计概述 1.1 直流无刷电机及工作原理 直流无刷电机(简称BLDCM),由于利用电子换向取代了传统的机械电刷和换向器,使得其电磁性能可靠,结构简单,易于维护,既保持了直流电机的优点又避免了直流电机因电刷而引起的缺陷,因此,被广泛应用。另外,由于直流无刷电机专用控制芯片价格昂贵,本文介绍了一种基于STM32的新型直流无刷电机控制系统,既可降低直流无刷电机的应用成本,又弥补了专用处理器功能单一的缺点,具有重要的现实意义和发展前景。 工作原理:直流无刷电机是同步电机的一种,其转子为永磁体,而定子则为三个按照星形连接方式连接起来的线圈,根据同步电机的原理,如果电子线圈产生一个旋转的磁场,则永磁体的转子也会随着这个磁场转动因此,驱动直流无刷电机的根本是产生旋转的磁场,而这个旋转的磁场可以通过调整A、B、C三相的电流来实现,其需要的电流如图1所示 随着我国经济和文化事业的发展,在很多场合,都要求有直流电机PWM调速系统来进行调速,诸如汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷水泵、熄火器、反视镜、宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机、导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合。 1.2 总体设计方案 总体设计方案的硬件部分详细框图如图1所示。

无刷直流电机调速--C语言源程序

附录 1. C语言源程序: #include"stdio.h" #include"myapp.h" #include"ICETEK-VC5502-EDU.h" #include"scancode.h" #include"lcd.h" #define CTRSTATUS (*(unsigned int * )0x608000) //port8000 #define CTRLED (*(unsigned int * )0x608004) //port8004 #define MCTRKEY (*(unsigned int * )0x608005) //port8005 #define CTRCLKEY (*(unsigned int * )0x608006) //port8006 #define CTRMOTORBSPEED (*(unsigned int * )0x608003) void InitMcBSP(); void INTR_init( void ); void InitForMotorB( void ); void showparameters(); void LCDPutString(unsigned int * pData,int x,int y,unsigned int nCharNumber,unsigned color); void PIDControl(int rk,int yk); void PrintParameters(); //定时器分频参数 #define T100 99 // 100个时钟周期中断一次 #define T2Hz 20000 // 20000个时钟周期读取速度一次 //工作变量 usigned int uWork,uN,nCount,nCount1,nCount2,nCount3,nCount4; int nSSS,nJSSpeed,pwm1; int md,wc; unsigned int nScreenBuffer[30*128]; float a=0.6f,b=0.2f,c=0.1f,duk; int ek,ek1,ek2,tz;

无刷直流电机的组成及工作原理

无刷直流电机的组成及工作原理 2.1 引言 直流无刷电动机一般由电子换相电路、转子位置检测电路和电动机本体三部分组成,电子换相电路一般由控制部分和驱动部分组成,而对转子位置的检测一般用位置传感器来完成。工作时,控制器根据位置传感器测得的电机转子位置有序的触发驱动电路中的各个功率管,进行有序换流,以驱动直流电动机。下文从无刷直流电动机的三个部分对其发展进行分析。 2.2 无刷直流电机的组成 2.2.1 电动机本体 无刷直流电动机在电磁结构上和有刷直流电动机基本一样,但它的电枢绕组放在定子上,转子采用的重量、简化了结构、提高了性能,使其可*性得以提高。无刷电动机的发展与永磁材料的发展是分不开的,磁性材料的发展过程基本上经历了以下几个发展阶段:铝镍钴,铁氧体磁性材料,钕铁硼(NdFeB)。钕铁硼有高磁能积,它的出现引起了磁性材料的一场革命。第三代钕铁硼永磁材料的应用,进一步减少了电机的用铜量,促使无刷电机向高效率、小型化、节能的方向发展。 目前,为提高电动机的功率密度,出现了横向磁场永磁电机,其定子齿槽与电枢线圈在空间位置上相互垂直,电机中的主磁通沿电机轴向流通,这种结构提高了气隙磁密,能够提供比传统电机大得多的输出转矩。该类型电机正处于研究开发阶段。 2.2.2 电子换相电路 控制电路:无刷直流电动机通过控制驱动电路中的功率开关器件,来控制电机的转速、转向、转矩以及保护电机,包括过流、过压、过热等保护。控制电路最初采用模拟电路,控制比较简单。如果将电路数字化,许多硬件工作可以直接由软件完成,可以减少硬件电路,提高其可靠性,同时可以提高控制电路抗干扰的能力,因而控制电路由模拟电路发展到数字电路。 驱动电路:驱动电路输出电功率,驱动电动机的电枢绕组,并受控于控制电路。驱动电路由大功率开关器件组成。正是由于晶闸管的出现,直流电动机才从有刷实现到无刷的飞跃。但由于晶闸管是只具备控制接通,而无自关断能力的半控性开关器件,其开关频率较低,不能满足无刷直流电动机性能的进一步提高。随着电力电子技术的飞速发展,出现了全控型的功率开关器件,其中有可关断晶体管(GTO)、电力场效应晶体管(MOSFET)、金属栅双极性晶体管IGBT 模块、集成门极换流晶闸管(IGCT)及近年新开发的电子注入增强栅晶体管(IEGT)。随着这些功率器件性能的不断提高,相应的无刷电动机的驱动电路也获得了飞速发展。目前,全控型开关器件正在逐渐取代线路复杂、体积庞大、功能指标低的普通晶闸管,驱动电路已从线性放大状态转换为脉宽调制的开关状态,相应的电路组成也由功率管分立电路转成模块化集成电路,为驱动电路实现智能化、高频化、小型化创造了条件。 2.2.3 转子位置检测电路

直流电机PWM调速

直流电机转速的PWM控制测速 王鹏辉 姬玉燕

摘要 本设计采用PWM的控制原理来完成对直流电机的正转、反转以及其加速、减速过程的控制,在此过程中是通过单片机的定时器加上中断的方式产生不同时长的高低电压脉冲信号来完成。并通过霍尔传感器对直流电机的转速进行测定,最后将实时测定的转速数值1602液晶屏上。 关键词: PWM控制直流电机霍尔传感器 1602液晶显示屏 L298驱动 一、设计目的: 了解直流电机工作原理,掌握用单片机来控制直流电机系统的硬件设计方法,熟悉直流电机驱动程序的设计与调试,能够熟练应用PWM方法来控制直流电机的正反转和加减速,提高单片机应用系统设计和调试水平。 1.1系统方案提出和论证 转速测量的方案选择,一般要考虑传感器的结构、安装以及测速范围与环境条件等方面的适用性;再就是二次仪表的要求,除了显示以外还有控制、通讯和远传方面的要求。本说明书中给出两种转速测量方案,经过我和伙伴查资料、构思和自己的设计,总体电路我们有两套设计方案,部分重要模块也考虑了其它设计方法,经过分析,从实现难度、熟悉程度、器件用量等方面综合考虑,我们才最终选择了一个方案。下面就看一下我们对两套设计方案的简要说明。 1.2 方案一:霍尔传感器测量方案 霍尔传感器是利用霍尔效应进行工作的?其核心元件是根据霍尔效应原理制成的霍尔元件。本文介绍一种泵驱动轴的转速采用霍尔转速传感器测量。霍尔转速传感器的结构

原理图如图3.1, 霍尔转速传感器的接线图如图3.2 。 传感器的定子上有2 个互相垂直的绕组A 和B, 在绕组的中心线上粘有霍尔片HA 和HB ,转子为永久磁钢,霍尔元件HA 和HB 的激励电机分别与绕组A 和B 相连,它们的霍尔电极串联后作为传感器的输出。 图3.1 霍尔转速传感器的结构原理图 方案霍尔转速传感器的接线图 缺点:采用霍尔传感器在信号采样的时候,会出现采样不精确,因为它是靠磁性感应才采集脉冲的,使用时间长了会出现磁性变小,影响脉冲的采样精度。 1.3方案二:光电传感器 整个测量系统的组成框图如图3.2所示。从图中可见,转子由一直流调速电机驱

无刷直流电机结构

无刷直流电机结构、类型和基本原理 一、概述 直流电动机的主要长处是调速和启动特性好,堵转转矩大,被广泛应用于各种驱动装置和伺服系统中。但是,直流电动机都有电刷和换向器,其间形成的滑动机械接触严峻地影响了电动机的精度、性能和可靠性,所产生的火花会引起无线电干扰。缩短电动机寿命,换向器电刷装置又使直流电动机结构复杂、噪声大、维护困难,长期以来人们都在寻求可以不用电刷和换向器装置的直流电动机。 随着电子技术的迅速发展,各种大功率电子器件的广泛采用,这种愿望已被逐步实现。本章要介绍的无刷直流电动机利用电子开关线路和位置传感器来代替电刷和换向器,使这种电动机既具有直流电动机的特性。又具有交流电动机结构简朴、运行可靠、维护方便等优点;它的转速不再受机械换向的限制,若采用高速轴承,还可以在高达每分钟几十万转的转要中运行。 元刷直流电动机用途非常广泛,可作为一般直流电动机、伺服电动机和力矩电动机等使用,尤其适用于高级电子设备、机器人、航空航天技术、数控装置、医疗化工等高新技术领域。无刷直流电动机将电子线路与电机融为一体,把先进的电子技术应用于电机领域,这将促使电机技术更新、更快地发展。 二、无刷直流电动机的基本结构和类型 (一)基本结构 无刷直流电动机是一种自控变频的永磁同步电动机,就其基本组成结构而言.可以认为是由电动机本体、转子位置传感器和电子开关电路三部分组成的“电动机系统”。其基本结构如图5一20所示。 电动机本体在结构上是一台普通的凸极式同步电动机.它包括主定子和主转子两部分,主定子上放置空间互差120。的三相对称电枢绕组Ax、BY、cz,接成星形或三角形,主转子是用永久磁钢制成

无刷直流减速电机参数

概述 无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。无刷电机是指无电刷和换向器(或集电环)的电机,又称无换向器电机。 无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法,同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体,为了检测电动机转子的极性,在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成,其功能是:接受电动机的启动、停止、制动信号,以控制电动机的启动、停止和制动;接受位置传感器信号和正反转信号,用来控制逆变桥各功率管的通断,产生连续转矩;接受速度指令和速度反馈信号,用来控制和调整转速;提供保护和显示等等。 参数 无刷直流减速电机参数分为标准参数和定制电机参数; 标准小型电机参数如下: 直径尺寸:4mm、6mm、8mm、10mm、12mm、16mm、18mm、20mm、22mm、28mm、32mm、38mm; 齿轮箱材质分为:金属、塑胶材质结构; 输出转速:5-2000rpm; 减速比:5-1500; 功率:3V-24V; 输出扭矩:1gf-cm到50KGf-cm; 定制参数,即可按照项目设备需求定制无刷直流减速电机参数、规格和性能需求。

用途 小型无刷直流减速电机广泛应用在医疗器械,智能家居,机器人,汽车驱动,自动化设备,光学设备,精密仪器,工控设备等领域;按照应用方式分为:持续负载应用、可变负载应用、定位应用;在智能家居、智慧城市、机器人自动化领域均有广泛应用,通常是定制参数,规格模式。 品牌介绍 深圳市兆威机电股份有限公司成立于2001年,是一家研发、生产精密传动系统及汽车精密注塑零组件的制造型企业,为客户提供传动方案设计,零件的生产与组装的定制化服务。

无刷直流电机控制系统的设计

1引言无刷直流电机最本质的特征是没有机械换向器和电刷所构成的机械接触式换向机构。现在,无刷直流电机定义有俩种:一种是方波/梯形波直流电机才可以被称为无刷直流电机,而正弦波直流电机则被认为是永磁同步电机。另一种是方波/梯形波直流电机和正弦波直流电机都是无刷直流电机。国际电器制造业协会在1987年将无刷直流电机定义为“一种转子为永磁体,带转子位置信号,通过电子换相控制的自同步旋转电机”,其换相电路可以是独立的或集成于电机本体上的。本次设计采用第一种定义,把具有方波/梯形波无刷直流电机称为无刷直流电机。从20世纪90年代开始,由于人们生活水平的不断提高和现代化生产、办公自动化的发展,家用电器、工业机器人等设备都向着高效率化、小型化及高智能化发展,电机作为设备的重要组成部分,必须具有精度高、速度快、效率高等优点,因此无刷直流电机的应用也发展迅速[1]。 1.1 无刷直流电机的发展概况 无刷直流电动机是由有刷直流电动机的基础上发展过来的。 19世纪40年代,第一台直流电动机研制成功,经过70多年不断的发展,直流电机进入成熟阶段,并且运用广泛。 1955年,美国的D.Harrison申请了用晶体管换相线路代替有刷直流电动机的机械电刷的专利,形成了现代无刷直流电动机的雏形。 在20世纪60年代初,霍尔元件等位置传感器和电子换向线路的发现,标志着真正的无刷直流电机的出现。 20世纪70年代初,德国人Blaschke提出矢量控制理论,无刷直流电机的性能控制水平得到进一步的提高,极大地推动了电机在高性能领域的应用。 1987年,在北京举办的德国金属加工设备展览会上,西门子和博世两公司展出了永磁自同步伺服系统和驱动器,引起了我国有关学者的注意,自此我国开始了研制和开发电机控制系统和驱动的热潮。目前,我国无刷直流电机的系列产品越来越多,形成了生产规模。 无刷直流电动机的发展主要取决于电子电力技术的发展,无刷直流电机发展的初期,由于大功率开关器件的发展处于初级阶段,性能差,价格贵,而且受永磁材料和驱动控制技术的约束,这让无刷直流电动机问世以后的很长一段时间内,都停

直流无刷低速电机参数

直流无刷低速电机是一种低转速驱动电机,主要传动结构由减速齿轮箱、驱动无刷电机组装而成,这种低转速设备也称为直流无刷减速电机,减速齿轮箱是采用定制参数的非标齿轮箱作为减速器,直径规格在3.4mm-38mm之间,额定电压在3V-24V,输出力矩范围:1gf.cm到50Kgf.cm之间,减速比范围:5-1500;输出转速范围:5-2000rpm; 直流无刷低速电机参数: 产品名称:直流无刷减速电机(齿轮电机) 产品分类:无刷减速电机 产品规格:Φ20MM产品 电压:12V 空载电流:220 mA (可定制) 负载转速:2.4-1000 rpm(可定制) 减速比:5/25/125/625:1(可定制) 产品名称:6V直流减速电机 产品分类:直流减速电机 外径:6mm 材质:塑料 旋转方向:cw&ccw 齿轮箱回程差:≤3° 轴承:烧结轴承;滚动轴承 轴向窜动:≤0.3mm(烧结轴承);≤0.2mm(滚动轴承) 输出轴径向负载:≤0.3N(烧结轴承);≤4N(滚动轴承)

产品名称:24v直流减速电机 外径:22mm 材质:塑料 旋转方向:cw&ccw 齿轮箱回程差:≤3°(可定制) 轴承:烧结轴承;滚动轴承 轴向窜动:≤0.1mm(烧结轴承);≤0.1mm(滚动轴承)输出轴径向负载:≤50N(烧结轴承);≤100N(滚动轴承)输入速度:≤15000rpm 工作温度:-20 (85)

定制直流无刷低速电机参数、规格范围: 尺寸规格系列:3.4mm、4mm、6mm、8mm、10mm、12mm、16mm、18mm、20mm、22mm、24mm、28mm、32mm、38mm; 电压范围:3V-24V 功率范围:0.1W-40W 输出力矩范围:1gf.cm到50Kgf.cm 减速比范围:5-1500; 输出转速范围:5-2000rpm; 产品特点:体积小、质量轻、减速范围广、扭矩大、噪音低、精度高、应用范围广。 产品应用: 直流无刷低速电机广泛应用在智能家居领域、智能汽车驱动、智能通讯设备、电子产品设备、智能医疗设备、智能机器人设备、智慧物流设备、工业自动化设备等。

基于单片机的直流电机PWM调速控制系统的设计

基于单片机的直流电机PWM调速控制系统的设计 第一章:前言 1.1前言: 直流电机的定义:将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。 近年来,随着科技的进步,直流电机得到了越来越广泛的应用,直流具有优良的调速特性,调速平滑,方便,调速范围广,过载能力强,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无极快速起动、制动和反转,需要满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求,从而对直流电机提出了较高的要求,改变电枢回路电阻调速、改变电压调速等技术已远远不能满足现代科技的要求,这是通过PWM方式控制直流电机调速的方法就应运而生。 采取传统的调速系统主要有以下的缺陷:模拟电路容易随时间飘移,会产生一些不必要的热损耗,以及对噪声敏感等。而用PWM技术后,避免上述的缺点,实现了数字式控制模拟信号,可以大幅度减低成本和功耗。并且PWM调速系统开关频率较高,仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得平滑的直流电流,低速特性好;同时,开关频率高,快响应特性好,动态抗干扰能力强,可获很宽的频带;开关元件只需工作在开关状态,主电路损耗小,装置的效率高,具有节约空间、经济好等特点。 随着我国经济和文化事业的发展,在很多场合,都要求有直流电机PWM调速系统来进行调速,诸如汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷水泵、熄火器、反视镜、宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机、导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合。 1.2本设计任务: 任务: 单片机为控制核心的直流电机PWM调速控制系统 设计的主要内容以及技术参数: 功能主要包括: 1)直流电机的正转; 2)直流电机的反转; 3)直流电机的加速; 4)直流电机的减速; 5)直流电机的转速在数码管上显示; 6)直流电机的启动; 7)直流电机的停止; 第二章:总体设计方案 总体设计方案的硬件部分详细框图如图一所示。

直流无刷电机转速控制

一、 直流无刷电机转速控制 1. 模拟PID 控制 1.1 模拟PID 控制原理 在模拟控制系统中,最常用的控制器就是模拟PID 控制器。以下图所示直流电机 控制系统为例,说明PID 控制器控制电机转速的原理。图中)(0t n 为转速设定值,)(t n 为转速反馈值,)()()(0t n t n t e -=为偏差信号,偏差信号通过PID 控制器后产生控制作用作用于直流电机从而控制电机转速到设定值。 常见的模拟PID 控制系统如下图所示。PID 控制器由比例、积分、微分的线性组合构成。控制规律如下: ]) ()(1)([)(0?++=t d i p dt t de T d e T t e K t u ττ * 其中: p K ——控制器的比例系数 i T ——控制器的积分系数 d T ——控制器的微分系数 1) 比例部分 比例部分的数学表达式:)(t e K p 。 比例部分的作用是对偏差信号做出快速反应,一旦控制器检测到偏差,比例部分就 能迅速产生控制作用,且偏差越大,控制作用越强。但仅存在比例控制的系统存在稳态偏差。比例系数越大,响应越快,过渡越快,稳态偏差也越小,但系统也越不稳定,因此比例系数必须选择恰当。 2) 积分部分 积分部分的数学表达式: ?t i p d e T K 0 )(ττ。

从积分部分表达式可以看出,只要系统输出与设定值存在偏差,积分作用就会不断增加,知道偏差为零,因此积分部分可以消除稳态偏差。但积分作用会降低系统的响应速度,增加系统的超调量。积分常数越小,积分作用越强,过渡过程容易产生震荡,但回复时间减小;积分常数越大,积分作用越弱,过渡过程不产生震荡,但回复时间增长。因此应根据具体情况选取积分常数。 3) 微分部分 微分部分的数学表达式: dt t de T K d p ) (。 微分作用能阻值偏差的变化。它根据偏差的变化趋势进行控制。偏差变化越快,微分作用越强,能在偏差变化之前就行控制。微分作用的引入有助于减小超调量,克服振荡;但微分作用对噪声很敏感,导致系统的错误响应,使系统不稳定。 为实现PID 控制器的软件实现,将式*进行适当离散化,即离散PID 。 2. 数字PID 控制 2.1 位置式PID 算法 离散化处理的方法是,以T 为采样周期,对模拟信号进行采样,以k 为采样序列号,进行以下近似: T e e dt t de e T d e kT t k k k j j t 1 )()(-=-≈≈≈∑?ττ 将上式带入式*,得到如下式所示的位置式离散PID 控制规律。 ][1 T e e T e T T e K u k k d k j j i k p k -=-++ =∑ ** 由于位置式PID 要对t 时刻之前的所有输出进行记录,工作量大,对计算机硬件要求高。增量式PID 可避免这些。 2.2 增量式PID 算法 由式**得到 ][2 11 11T e e T e T T e K u k k d k j j i k p k ---=---++ =∑ 将式**与上式相减,得到增量式PID 控制规律如下 211)21()1(---++-++ =-=?k d p k d p k d i p k k k e T T K e T T K e T T T T K u u u *** 一旦得出控制作用的增量,就可递推得出当前控制作用的输出。 2.3 控制器参数整定 1) 离线整定法 步骤 1:将控制器从“自动”模式切换至“手动”模式(此时控制器输出完全由人工控制),人为以阶跃方式增大或减少控制器输出,并记录控制器相关的输入输出动态响应数据。 步骤 2:由阶跃响应数据估计特性参数 K , T ,τ。

无刷直流电机工作原理详解

无刷直流电机工作原理详解 日期: 2014-05-28 / 作者: admin / 分类: 技术文章 1. 简介 本文要介绍电机种类中发展快速且应用广泛的无刷直流电机(以下简称BLDC)。BLDC被广泛的用于日常生活用具、汽车工业、航空、消费电子、医学电子、工业自动化等装置和仪表。顾名思义,BLDC不使用机械结构的换向电刷而直接使用电子换向器,在使用中BLDC相比有刷电机有许多的优点,比如: 能获得更好的扭矩转速特性; 高速动态响应; 高效率; 长寿命; 低噪声; 高转速。 另外,BLDC更优的扭矩和外形尺寸比使得它更适合用于对电机自身重量和大小比较敏感的场合。 2. BLDC结构和基本工作原理 BLDC属于同步电机的一种,这就意味着它的定子产生的磁场和转子产生的磁场是同频率的,所以BLDC并不会产生普通感应电机的频差现象。BLDC中又有单相、2相和3相电机的区别,相类型的不同决定其定子线圈绕组的多少。在这里我们将集中讨论的是应用最为 广泛的3相BLDC。 2.1 定子 BLDC定子是由许多硅钢片经过叠压和轴向冲压而成,每个冲槽内都有一定的线圈组成了绕组,可以参见图2.1.1。从传统意义上讲,BLDC的定子和感应电机的定子有点类似,不过在定子绕组的分布上有一定的差别。大多数的BLDC定子有3个呈星行排列的绕组,每 个绕组又由许多内部结合的钢片按照一定的方式组成,偶数个绕组分布在定子的周围组成了偶数个磁极。

BLDC的定子绕组可以分为梯形和正弦两种绕组,它们的根本区别在于由于绕组的不同连接方式使它们产生的反电动势(反电动势的相关介绍请参加EMF一节)不同,分别呈现梯形和正弦波形,故用此命名了。梯形和正弦绕组产生的反电动势的波形图如图2.1.2和图 2.1.3所示。

无刷直流电机SPEED计算

SPEED分析87SWS-1电磁性能 一、 分析计算说明: 1、转子的材料为TP—A27E,转子的充磁方式为正弦(通过测量电机反电动势 得出)。 根据厂家提供的退磁曲线得出 剩磁Br=0.286T, 内禀矫顽力Hcj=2.34×105A/m, 相对回复磁导率为1.05, 密度为3800kg/m3 2、定子材料为50DW470,其B-H曲线如图(1)所示 图(1) 3、转子和定子的参数设置后如图(2)所示: 此处简化成空气 图(2)

4、本次电机分析 1)电参数:绕组为星形联接,绕组的线径为Φ0.19mm,匝数为670匝,漆膜厚度为0.02mm,骨架厚度liner设为0.625mm,槽隙绝缘参数等都按理想默认值设置。绕组的具体绕法如图(3)所示: 图(3) 2)磁参数:通过修正XBrT参数把电机的反电动势调至于实际相符。经过调整XBrT=1.4,SPEED软件计算出的EFM与实际的反电动势如图所示: 电机500r/min时的反电动势波形 实际测量波形SPEED计算波形 3)控制参数: 额定电压为:310V,驱动方式:Drive为方波驱动,峰值限流ISP:0.6, 占空比DuCy:1,控制方式SW_CtL为:V120_Q1(上桥壁斩波),斩波形式为Soft,斩波频率为20KHz。晶体管正向导通压降设为1V,二极管正向导通压降设为0.6V,其余均按理想的默认设置。 4)损耗:设置为1400r/min是的损耗功率为0.5W。

二、设置完成后用SPEED进行模拟计算分析得出下组曲线: 1、转矩——转速曲线 2、电流——转速曲线

3、输出功率——转速曲线 4、效率——转速曲线

直流电机PWM调速系统参考论文

毕业论文 基于51单片机的直流电机PWM调速控制系统设计 所在学院 专业名称 年级 学生姓名、学号 指导教师姓名、职称 完成日期

摘要 本文主要研究了利用MCS-51系列单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。本文中采用了三极管组成了PWM信号的驱动系统,并且对PWM信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节,从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。另外,本系统中使用了霍尔元件对直流电机的转速进行测量,经过处理后,将测量值送到液晶显示出来。 关键词:PWM信号,霍尔元件,液晶显示,直流电动机 I

目录 目录 ................................................................................................................................ III 1 引言 (1) 1.1 课题背景 (1) 1.1.2 开发背景 (1) 1.1.3 选题意义 (2) 1.2 研究方法及调速原理 (2) 1.2.1 直流调速系统实现方式 (4) 1.2.2 控制程序的设计 (5) 2 系统硬件电路的设计 (6) 2.1 系统总体设计框图及单片机系统的设计 (6) 2.2 STC89C51单片机简介 (6) 2.2.1 STC89C51单片机的组成 (6) 2.2.2 CPU及部分部件的作用和功能 (7) 2.2.3 STC89C51单片机引脚图 (8) 2.2.4 STC89C51引脚功能 (8) 3 PWM信号发生电路设计 (11) 3.1 PWM的基本原理 (11) 3.2 系统的硬件电路设计与分析 (11) 3.3 H桥的驱动电路设计方案 (12) 5 主电路设计 (14) 5.1 单片机最小系统 (14) 5.2 液晶电路 (14) 5.2.1 LCD 1602功能介绍 (15) 5.2.2 LCD 1602性能参数 (16) 5.2.3 LCD 1602与单片机连接 (18) 5.2.4 LCD 1602的显示与控制命令 (19) 5.3 按键电路 (20) 5.4 霍尔元件电路 (21) III

直流电机PWM调速电路汇编

《电子技术》课程设计报告课题:直流电机PWM调速电路 班级电气1107 学号 1101205712学生姓名王海彬 专业电气信息类 学院电子与电气工程学院 指导教师电子技术课程设计指导小组 淮阴工学院 电子与电气工程学院 2012年05月

直流电机PWM调速电路 一)设计任务与要求: 1.设计电机驱动主回路,实现直流电机的正反向转动; 2.设计PWM驱动信号发生电路; 3.设计电机转速显示电路; 4.设计电机转速调节电路,可以按键或电位器调节电机转速; 5.安装调试。 二)系统原理及功能概述 1)直流电机脉宽调速电路原理 对小功率直流电机调速系统,使用单片机是极为方便的。其方法是通过改变电机电枢电压接通时间与通电周期的比值(即占空比)来控制电机速度。这种方法称为脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation),简称 PWM。 改变占空比的方法有 3 种: (1)定宽调频法,这种方法是保持 t1 不变,只改变 t2 ,这样周期 T(或频率)也随之改变; (2)调宽调频法,保持 t1 不变,而改变 t2 ,这样也使周期 T(或频率)改变; (3)定频调宽法,这种方法是使周期 T(或频率)不变,而同时改变 t2 和 t1 由,当控制频率与系统的固有频率接近于前两种方法都改变了周期(或频率)时,将会引起振荡,用的比较少,因此本系统用的是定频调宽法。在脉冲作用下,当电机通电时,速度增加。电机断电时,速度逐渐减小。只要按一定规律,改变通断电时间,即可实现对电机的转速控制。设电机永远接通电源时,其最大转速为 Vmax,设占空比 D= t1 /T ,则电机的平均速度为 Vd,平均速度 Vd 与占空比 D 的函数曲线如图 1-2 所示,从图可以看出,VD 与占空比 D 并不是完全线性关系(图中实线),当系统允许时,可以将其近似的看成线性关系(图中虚线),本系统采用近似法。

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