電動自行車無刷直流電機(jī)控制器設(shè)計最終版

1、<p><b>　　2016屆畢業(yè)生</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計說明書</b></p><p>　　題 目: 電動自行車無刷直流電機(jī)控制器設(shè)計 </p><p>　　院系名稱： 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級： 自動F

2、1205 </p><p>　　學(xué)生姓名： 余現(xiàn)飛 學(xué) 號： 201223910823 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 王秀霞 教師職稱： 講師 </p><p>　　2016 年 5 月 21 日</p><p>

3、<b>　　摘 要</b></p><p>　　近年來社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時我們生活的環(huán)境也在遭受嚴(yán)重破壞。隨著民眾 的環(huán)境保護(hù)意識和資源節(jié)約意識不斷提高，開發(fā)應(yīng)用一種清潔、節(jié)能的新型交通工具已成為社會迫切的需要。電動自行車的出現(xiàn)有效的解決了這一難題，極大滿足了人們的需要，已經(jīng)成為人們?nèi)粘６叹嚯x出行常用的交通工具。</p><p>　　

4、本文圍繞無刷直流電機(jī)控制技術(shù)方面的問題，主要了解對轉(zhuǎn)子位置檢測、PWM脈寬調(diào)制和電機(jī)控制策略等重要方面的問題，設(shè)計一個以PIC16F72單片機(jī)為控制核心的的無刷直流控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)對電機(jī)基本的控制功能。設(shè)計采用PIC16F72單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的控制單元，采用IR2130驅(qū)動芯片為晶體管橋式電路提供驅(qū)動信號，實現(xiàn)對電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的有效控制。該系統(tǒng)通過利用反電動勢過零點法獲取的轉(zhuǎn)子位置信號輸入到控制芯片，然后對輸入的信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理而后輸入

5、到驅(qū)動芯片來改變驅(qū)動電路中MOSFET管的導(dǎo)通順序，進(jìn)而實現(xiàn)對無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速和正反轉(zhuǎn)的控制。通過欠壓和過電流保護(hù)電路的設(shè)計實現(xiàn)對控制芯片和驅(qū)動芯片的保護(hù)，使系統(tǒng)能夠可靠穩(wěn)定的運(yùn)行。</p><p>　　關(guān)鍵詞：無刷直流電機(jī)；控制系統(tǒng)；IR2130；PIC16F72</p><p>　　Title Design of Brushless DC Motor Controller for

6、 Electric Bicycle </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In recent years, the rapid development of social economy at the same time our living environment has also suffered serious

7、damage. With the people's awareness of environmental protection and resource conservation, the development and application of a new type of clean and energy saving vehicle has become an urgent need of the society. Th

8、e emergence of electric bicycles effectively solve this problem, greatly meet the needs of people, has become a common means of transportation for people's daily</p><p>　　This paper focuses on the techni

9、cal aspects of the brushless DC motor control, mainly to understand the important aspects of the rotor position detection, pulse width modulation (PWM) and motor control strategy, design a PIC16F72 MCU as the control cor

10、e of the brushless DC controller to realization of electric machine the basic control function. PIC16F72 microcontroller is used as the control unit of the control system, and the IR2130 driver chip is used to provide th

11、e driving signal for the tra</p><p>　　Keywords:Bushless DC motor；Control system； IR2130； PIC16F72</p><p><b>　　目 次</b></p><p><b>　　1緒論1</b></p><p

12、>　　1.1無刷直流電機(jī)的發(fā)展概況和趨勢1</p><p>　　1.2課題研究的目的和意義1</p><p>　　1.3設(shè)計的要求與內(nèi)容1</p><p>　　2硬件器件的選擇3</p><p>　　2.1整體硬件結(jié)構(gòu)圖3</p><p>　　2.2 電機(jī)本機(jī)的選擇4</p><p

13、>　　2.3主控芯片的選擇4</p><p>　　2.4驅(qū)動芯片的選擇5</p><p>　　2.5轉(zhuǎn)子位置檢測方法的選擇6</p><p><b>　　3硬件電路設(shè)計7</b></p><p>　　3.1電源電路模塊7</p><p>　　3.2驅(qū)動電路模塊7</p>

14、;<p>　　3.3電流檢測模塊8</p><p>　　3.4轉(zhuǎn)子位置檢測電路模塊9</p><p>　　3.5欠壓檢測電路模塊10</p><p>　　3.6速度控制電路模塊10</p><p>　　3.7剎車電路模塊11</p><p>　　3.8單片機(jī)最小系統(tǒng)12</p>

15、<p><b>　　4 軟件設(shè)計13</b></p><p><b>　　4.1主程序13</b></p><p>　　4.2定子繞組換相子程序14</p><p><b>　　結(jié) 論15</b></p><p><b>　　致 謝16<

16、/b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)17</p><p><b>　　附錄18</b></p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1無刷直流電機(jī)的發(fā)展概況和趨勢</p><p>　　19世紀(jì)40年代有刷直流電動機(jī)誕生，在相當(dāng)長的一個階

17、段內(nèi)憑借它優(yōu)秀的線性機(jī)械特性、調(diào)速范圍寬、較大的啟動轉(zhuǎn)矩等特點在誕生以來在電動車驅(qū)動裝置中占據(jù)著主導(dǎo)地位，但普通的直流電動機(jī)存在換向時電刷和換向器的強(qiáng)迫性接觸造成電機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定，可靠性差，經(jīng)常需要定期維護(hù)和保養(yǎng)，而且電刷和換向器接觸時會產(chǎn)生火花和噪音等缺點大大限制了其應(yīng)用范圍。近年來電力電子技術(shù)的發(fā)展和永磁材料性能的不斷提高使無刷直流電機(jī)的出現(xiàn)成為現(xiàn)實。它不僅具有有刷直流電機(jī)的優(yōu)異性能而且相較于有刷直流電機(jī)運(yùn)行時可靠性更強(qiáng)，更加穩(wěn)定，因

18、而獲得了更為廣泛的應(yīng)用。隨著時代的進(jìn)步，傳統(tǒng)的無刷直流電機(jī)由于需要安裝位置傳感器為驅(qū)動電路提供轉(zhuǎn)向信號，給它的應(yīng)用帶來諸多不便。比如增加電機(jī)的體積和成本、降低電機(jī)運(yùn)行的可靠性、在某些特定的工作環(huán)境無法使用、影響電機(jī)運(yùn)行的性能、增加生產(chǎn)工藝的難度等。因而自無刷直流電機(jī)誕生以來，對于在沒有位置傳感器的情況下怎樣實現(xiàn)對電機(jī)的控制研究就沒有中斷，而且現(xiàn)在已經(jīng)取得了很多成果?，F(xiàn)在國內(nèi)外對于無刷直流電機(jī)控制方式主要有用專用集成電路控制、數(shù)值信號處理

19、以及使用微處理器控制等幾種方式?，F(xiàn)在可以說針對它的控制技術(shù)已相對比較</p><p>　　1.2課題研究的目的和意義</p><p>　　電動自行車以其便捷、實用等優(yōu)點已成為越來越多市民短途出行的代步工具，研究實現(xiàn)電動自行車無刷電機(jī)控制器的設(shè)計，實現(xiàn)對電動自行車調(diào)速、穩(wěn)定運(yùn)行等方面有效地控制，對于人們?nèi)粘３鲂邪踩婉{駛體驗具有重要的意義。</p><p>　　1.3

20、設(shè)計的要求與內(nèi)容</p><p>　　設(shè)計的要求：選擇電動自行車的無刷直流電機(jī)作為此次畢業(yè)設(shè)計的研究對象，了解認(rèn)識有關(guān)它的無位置傳感器控制技術(shù)方面的關(guān)鍵問題，主要對轉(zhuǎn)子位置檢測、PWM調(diào)制方式以及電機(jī)控制策略等方面有清晰地認(rèn)識并做出設(shè)計，實現(xiàn)對電動自行車的控制，并且具有一定的可靠性。</p><p><b>　　設(shè)計的主要內(nèi)容:</b></p><

21、p>　?。?）了解反電動勢過零點檢測法的原理，完成對轉(zhuǎn)子位置檢測電路的設(shè)計。</p><p>　?。?）了解IR2130驅(qū)動芯片的功能，完成對驅(qū)動逆變電路的設(shè)計。</p><p>　?。?）完成對速度調(diào)節(jié)電路設(shè)計。</p><p>　　（4）完成對剎車電路的設(shè)計。</p><p>　?。?）完成對過流和欠壓保護(hù)電路的設(shè)計。</p&

22、gt;<p><b>　　2硬件器件的選擇</b></p><p>　　2.1整體硬件結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　如下圖2.1所示，設(shè)計的無位置傳感器控制器系統(tǒng)主要由電源模塊、欠壓保護(hù)模塊、電流檢測模塊、驅(qū)動電路模塊、轉(zhuǎn)子位置檢測模塊構(gòu)成。電源模塊主要為PIC16F72單片機(jī)、驅(qū)動芯片IR2130提供以及其他電路提供電壓；電流檢測模塊將檢測的電流送入單片

23、機(jī)，電流過大時及時關(guān)閉PIC16F72單片機(jī)和驅(qū)動芯片，以防燒壞控制單元和驅(qū)動單元的芯片，使電機(jī)能夠安全有效運(yùn)行；轉(zhuǎn)子位置檢測電路將檢測出的信號輸入到PIC16F72相應(yīng)的引腳中，經(jīng)過內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換輸出控制字改變當(dāng)前的PWM脈寬調(diào)制信號后輸入到驅(qū)動模塊，通過它改變功率管的導(dǎo)通順序，實現(xiàn)定子繞組的換相；調(diào)速模塊信號輸入控制芯片相應(yīng)的引腳中，經(jīng)PIC16F72控制芯片內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換模塊改變PWM調(diào)制脈沖的占空比，輸出相應(yīng)的功率改變電機(jī)的運(yùn)

24、行速度。</p><p>　　圖2.1硬件電路結(jié)構(gòu)圖 </p><p>　　2.2 電機(jī)本機(jī)的選擇</p><p>　　本次設(shè)計采用永磁無刷直流電機(jī)作為研究的控制對象，與其它電機(jī)相比，它性能可靠、沒有換向火花、有較大的啟動轉(zhuǎn)矩，壽命長、調(diào)速范圍寬、尺寸小、轉(zhuǎn)動慣量較低等優(yōu)點，并且設(shè)計控制裝置時也相對比較簡單，與傳統(tǒng)的無刷直流電機(jī)相比有比較少的勵磁消耗，能夠使電能得到

25、最大程度的利用。</p><p>　　2.3主控芯片的選擇</p><p>　　本次設(shè)計采用PIC16F72單片機(jī)作為控制核心。PIC16F72單片機(jī)相對于其他單片機(jī)具有很多優(yōu)點，它的指令非常簡單，是哈弗總線結(jié)構(gòu)。PIC16F72單片機(jī)引腳圖如圖2.3所示，它包含有外部時鐘輸入單元，工作頻率是20MHz，128字節(jié)8位寬的數(shù)據(jù)存儲空間，8個中斷，帶有2K字14位寬的程序存儲空間，3個8位I

26、/O口以及PORTA、PORTB、PORTC。還有三個定時器模塊：TIMER0、TIMER1、TIMER2。還帶有一個CCP模塊；5路8位模數(shù)轉(zhuǎn)換可提供檢測外部電路的電壓，一個外部中斷輸入腳，可處理突發(fā)事件。在CPU方面：精簡指令僅有35條；它的運(yùn)算速度是20M外部時鐘輸入，200ns指令周期；2K*14位字節(jié)的程序存儲空間；并且在輸出引腳與PIC16F872、PIC16C72/A兼容，它具有中斷功能其具備8級硬件堆棧；支持直接尋址、間

27、接尋址、相對尋址模式。</p><p>　　圖2.3 PIC16F72引腳圖</p><p>　　主要引腳引腳應(yīng)用如下： </p><p>　　a. 引腳1：MCLR復(fù)位/燒寫高壓輸入兩用口 </p><p>　　b. 引腳2：模擬量輸入口：電源電壓經(jīng)分壓后的輸入口，單片機(jī)將此信號進(jìn)行A-D轉(zhuǎn)換后判斷電池電壓是否過低，如果低則切斷輸出以保護(hù)

28、電池，避免電池因過放電而損壞。正常時電壓應(yīng)在3V以上</p><p>　　c. 引腳3：模擬量輸入口：線性霍爾元件調(diào)速輸入口。 </p><p>　　d. 引腳4：模擬量輸入口，放大后的電流信號輸入口。 </p><p>　　e. 引腳5：模擬/數(shù)字量輸入口，剎車信號電壓輸入口?？梢允褂肁D轉(zhuǎn)換器判斷，或根據(jù)電平高低判斷，單片機(jī)收到該信號后切斷給電機(jī)的供電，以減少不

29、必要的損耗。</p><p>　　f. 引腳8：單片機(jī)電源地。 </p><p>　　g. 引腳9：單片機(jī)外接晶振輸入腳。 </p><p>　　h. 引腳10：單片機(jī)外接晶振反饋輸出腳。</p><p>　　i. 引腳13：數(shù)字輸出口：PWM調(diào)制信號輸出腳。 </p><p>　　j. 引腳15、16、17：電動機(jī)

30、轉(zhuǎn)子位置信號輸入口，單片機(jī)根據(jù)其信號變化輸出相應(yīng)的控制信號使電機(jī)相應(yīng)的繞組通電，實現(xiàn)定子繞組的換相。 </p><p>　　k. .引腳19：單片機(jī)電源地。 </p><p>　　l. 引腳20：單片機(jī)電源正。+5V電壓輸入，上限是5.5V。</p><p>　　m. 引腳21：外部中斷輸入口，采樣電流過大時或不在其控制范圍內(nèi)時，有低電平脈沖輸入單片

31、機(jī)后產(chǎn)生中斷。</p><p>　　n. 引腳23-28：數(shù)字輸出口，是功率管的邏輯開關(guān)。</p><p>　　2.4驅(qū)動芯片的選擇</p><p>　　設(shè)計采用的驅(qū)動電路芯片選擇專用功率晶體管驅(qū)動芯片IR2130。驅(qū)動芯片IR2130的引腳圖如圖2.4所示。</p><p><b>　　主要引腳功能:</b></

32、p><p>　　（1）引腳1：VCC是電壓輸入端。</p><p>　　（2）引腳2、3、4：HIN1、HIN2、HIN3是單片機(jī)控制上橋的輸入信號，</p><p>　?。?）引腳5、6、7：LIN1、LIN2、LIN3單片機(jī)控制下橋的驅(qū)動信號,</p><p>　?。?）引腳8：FALUT處理電機(jī)運(yùn)行中的突發(fā)事件,</p>&l

33、t;p>　?。?）引腳9：ITRIP是電流檢測輸入端口,VSS是電源地，</p><p>　　（6）引腳27、23、19：HO1、HO2、HO3驅(qū)動逆變橋上臂功率管，</p><p>　　（7）引腳16、15、14：LO1、LO2、LO3驅(qū)動逆變橋下臂功率管。</p><p>　　圖2.4 IR2130的引腳圖</p><p>　　2.

34、5轉(zhuǎn)子位置檢測方法的選擇</p><p>　　現(xiàn)在市場上有關(guān)轉(zhuǎn)子位置檢測的方法主要有利用編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、霍爾元件、以及反電動勢法，本次設(shè)計采用比較流行的反電動勢法來對轉(zhuǎn)子位置信號的檢測。</p><p><b>　　3硬件電路設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1電源電路模塊</b></p>&

35、lt;p>　　圖3.1 電源電路原理圖</p><p>　　電源電路輸出三路電壓：第一路為電池的電壓，輸出電壓為+48V，主要為逆變器供電，驅(qū)動功率晶體管橋式電路；第二路輸出+13.5V電壓，主要供給MOSFET作開通電壓用，其電壓轉(zhuǎn)換是通過LM317電壓穩(wěn)壓器與R3、R4組合實現(xiàn)的，輸出電壓計算方法如下式：</p><p>　　Vout=1.25*((R3+R4)/R3)

36、 （3.1）</p><p>　　通過計算可得，第二路電源電壓約為13.5V。驅(qū)動電路的電壓基本上在10V~20V之間就可以控制MOSFET的正常開關(guān)。在輸入端串接R1分壓使LM317的輸入和輸出電壓過大防止燒壞芯片，R2電阻的的接入一方面爭取了更多的電流用于驅(qū)動負(fù)載，另一方面分擔(dān)了LM317的部分功耗。第三路輸出電壓由78L05芯片提供為5V，主要為P

37、IC16F72單片機(jī)及A/D轉(zhuǎn)換模塊提供基準(zhǔn)值，對電壓精度的要求比較高，要求其波動電壓范圍穩(wěn)定在4.8~5.2V之間，7805芯片能滿足這個要求。</p><p><b>　　3.2驅(qū)動電路模塊</b></p><p>　　IR2130芯片提供逆變橋中晶體管導(dǎo)通所需的驅(qū)動信號，IR2130驅(qū)動逆變器輸出端連接三相全橋逆變電路，后與電機(jī)連接。PIC16F72將經(jīng)過計算輸

38、出六個驅(qū)動信號，分別輸入到輸入到IR2130的2、3、4、5、6、7引腳中。以B相驅(qū)動單元為例，自舉電容C11儲存的能量經(jīng)引腳VB2、HO2加到逆變器上橋功率管Q2的柵極，負(fù)極接在Q2的源極，形成回路，流過的電流使Q2柵源極之間電壓為+13.5V，此時Q2導(dǎo)通。48V電壓就加到B相繞組上。引腳15輸出高電平時，經(jīng)電阻R20加到功率管Q4的柵極，Q4飽和導(dǎo)通，此時Q2截止，Q4導(dǎo)通后，飽和管壓降不大，經(jīng)電阻RS接地，電流從B相繞組中經(jīng)Q4

39、到地。電阻RS檢測的電流信號經(jīng)過電路處理送到芯片的管腳9、13中，如果電路中電流過大，將會導(dǎo)致IR2130輸出的信號全部是低電平，使功率晶體管關(guān)斷，電機(jī)實現(xiàn)無法換向。</p><p>　　圖3.2逆變橋驅(qū)動電路</p><p><b>　　3.3電流檢測模塊</b></p><p>　　利用采樣電阻RS將測得電壓換算成電流。采樣電流進(jìn)入到下面電

40、路中進(jìn)行比較和放大處理。驅(qū)動電路地端RS與系統(tǒng)地相連。采樣電流經(jīng)過 LM358比較器輸出UIA，后控制芯片的21引腳連接，作為中斷請求信號。U1A 作為比較器，腳3用作基準(zhǔn)電壓的輸入，基準(zhǔn)電壓值設(shè)定是0.3V。腳1在正常工作情況下是高電平，當(dāng)電流增大時，腳2上電壓大于腳3的0.3V，這時腳1變成低電平，控制器會發(fā)出停止運(yùn)行的指令，保護(hù)電機(jī)。U2A作為放大器將檢測電流從腳3輸入，經(jīng)過放大后送人單片機(jī)引腳4中。電流檢測電路如圖3.3所示。&

41、lt;/p><p>　　圖3.3電流檢測和過流保護(hù)電路</p><p>　　3.4轉(zhuǎn)子位置檢測電路模塊</p><p>　　反電動勢過零點檢測電路先將從電機(jī)中獲得電壓信號用電阻分壓的原理降壓，然后采用無源濾波器對其進(jìn)行濾波，消除一些反電動勢干擾信號的影響，將濾波后得到的電壓與給定電壓通過LM399電壓比較器獲得轉(zhuǎn)子位置信號,將它送到到控制芯片的15、16、17的引腳中。

42、以A相為例，Ua首先經(jīng)過R31和R32進(jìn)行分壓得到Uao,同時有R31、R32和C14組成的低通濾波器濾去了一些反電動勢電壓的低頻干擾，得到的Uao與給定電壓進(jìn)入LM339比較器獲得轉(zhuǎn)子位置信號PA,同理B相和C相獲得轉(zhuǎn)子位置信號PB，PC。后將獲得的轉(zhuǎn)子信號分別輸入到輸入到單片機(jī)。A相反電動勢檢測電路如圖3.4所示</p><p>　　圖3.4 A相反電動勢檢測電路</p><p>　　

43、3.5欠壓檢測電路模塊</p><p>　　電源電壓檢測信號處理部分圖 3.5 所示，電壓檢測的基本實現(xiàn)方式是利用電阻的分壓原理使進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換的電壓值能處在5V以內(nèi)，電壓過低時給出欠壓信號，輸出截止，防止電池由于過放而損壞。這種保護(hù)功能能夠有效的提高無刷直流電機(jī)控制器的運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，同時能夠應(yīng)對多種突發(fā)狀況，使得它的適用范圍更加廣泛。</p><p>　　圖3-5 電壓檢測電路&

44、lt;/p><p>　　3.6速度控制電路模塊</p><p>　　速度調(diào)節(jié)電路圖如圖3.6所示，本次設(shè)計采用當(dāng)前比較常用霍爾轉(zhuǎn)把實現(xiàn)對電動機(jī)速度的調(diào)節(jié)。它結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，成本較低?；魻栟D(zhuǎn)把通過內(nèi)部的線性霍爾傳感器來感應(yīng)周圍磁場的強(qiáng)度進(jìn)而輸出電壓。一般輸出電壓在1.0V-4.5V。電路圖如3.6所示?；魻栟D(zhuǎn)將感應(yīng)到的電壓值輸入到單片機(jī)模擬信號輸入引腳3中，由PIC16F72控制芯片將接受的

45、信號用A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后輸出控制信號，進(jìn)而調(diào)節(jié)PWM脈寬調(diào)制信號的占空比來實現(xiàn)對所控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。J2主要用來限制電動機(jī)的速度,防止由于進(jìn)入單片機(jī)的電流信號過大，燒毀電機(jī)。</p><p>　　圖3.6速度調(diào)節(jié)電路</p><p><b>　　3.7剎車電路模塊</b></p><p>　　剎車電路的設(shè)計使用電動車剎閘上的位置傳感器來完成

46、，按下剎車開關(guān)時，位置傳感器元器件將感應(yīng)到的剎車信號輸入到主控芯片內(nèi)，然后芯片將收到位置信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)化處理，斷開對電機(jī)的功率輸入，使電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。剎車電路圖如圖3.7所示，電子低電位閘把正常工作時為高電平，剎車時跳變?yōu)榈碗娖?；電子高電位閘把正常工作時為低電平，剎車時跳變成高電平。</p><p><b>　　圖3.7剎車電路</b></p><p>　　3.8單片機(jī)

47、最小系統(tǒng)</p><p>　　如下圖3.8所示的電路為PIC16F72單片機(jī)最小系統(tǒng)主要由晶振電路，復(fù)位電路構(gòu)成。</p><p>　　圖3.8單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計</b></p><p>　　本文設(shè)計的無位置傳感器無刷直流電動機(jī)控制系統(tǒng)由主程序、定子繞組換相子程序構(gòu)成。主程序和

48、子程序共同完成對電機(jī)的控制。</p><p><b>　　4.1主程序</b></p><p>　　圖4.1主程序流程圖</p><p>　　主程序流程圖如上圖4.1所示。上電后先對控制系統(tǒng)進(jìn)行初始化處理，完成對輸入輸出口、脈沖寬度調(diào)制、A/D轉(zhuǎn)換、定時器單元的初始值設(shè)置，而后對欠電壓保護(hù)電路信號、過電流保護(hù)電路信號、剎車信號、轉(zhuǎn)子位置檢測電路

49、信號、電流檢測電路信號和逆變橋的電流信號進(jìn)行掃描處理，并將掃描的信號輸入到單片機(jī)進(jìn)行模擬信號處理，當(dāng)檢測為欠電壓、過電流或有剎車信號時單片機(jī)中斷輸出功率使電機(jī)停止運(yùn)行，反之單片機(jī)不間斷地掃描轉(zhuǎn)子位置的信號和電路的電流信號通過對這些信號的處理來實現(xiàn)對電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速的控制。</p><p>　　4.2定子繞組換相程序</p><p>　　PIC16F72單片機(jī)通過接收到的轉(zhuǎn)子位置檢測電路檢

50、測的信號與之前接收到的信號值比較，然后輸出處理后的驅(qū)動信號給驅(qū)動芯片IR2130,進(jìn)而實現(xiàn)對逆變橋電路中相對應(yīng)的功率管的控制，改變流過電機(jī)繞組電流的方向。電路檢測電路將電流信號送到IR2130管腳的9、13中電流較大時，驅(qū)動芯片關(guān)斷。定子繞組換相流程圖如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.2定子繞組換相流程圖</p><p><b>　　結(jié) 論</b><

51、/p><p>　　歷時幾個月的畢業(yè)設(shè)計終于完成了，這次畢業(yè)設(shè)計是對我大學(xué)學(xué)習(xí)生涯的一次檢驗，將課本上學(xué)到的東西應(yīng)用到實際中。在設(shè)計開始時不知該從哪入手，為此我在圖書館、網(wǎng)絡(luò)上查閱與此設(shè)計相關(guān)的一些資料，了解直流無刷電機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)、無位置傳感器轉(zhuǎn)子位置檢測方法以及相關(guān)控制芯片和驅(qū)動芯片的功能。而后經(jīng)過與老師和室友的討論，確定了初步的設(shè)計方案。在完成設(shè)計的過程中不斷解決出現(xiàn)的問題，最后在導(dǎo)師和同學(xué)的幫助下完成了此次

52、設(shè)計，但也存在不足之處。比如硬件方面：由于缺乏這方面的實踐，對于單片機(jī)參數(shù)還不能完全了解，造成選擇上有些錯誤。軟件方面：受個人能力有限，僅實現(xiàn)了控制系統(tǒng)所列的幾個模塊功能，不能全面反映實際運(yùn)用功能。</p><p>　　通過此次設(shè)計我收獲了很多。首先，能較原來更加熟練地使用Protel軟件繪電路原理圖，對PIC16F72單片機(jī)有了初步的了解，能簡單的使用它對無刷電機(jī)直流電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)把速度調(diào)節(jié)、逆變橋驅(qū)動、剎車斷電功

53、能等基本功能的應(yīng)用。同時也認(rèn)識到自己在軟件編程方面的不足，在今后的學(xué)習(xí)中增強(qiáng)這方面學(xué)習(xí)。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　轉(zhuǎn)眼之間，我的大學(xué)學(xué)習(xí)生涯即將結(jié)束，在這里我要感謝學(xué)院及老師對我的教育，讓我在這四年中得到學(xué)習(xí)成長，愉快度過了四年美好的大學(xué)時光。</p><p>　　在我的畢業(yè)論文設(shè)計完成過程中，首先要特

54、別感謝我的畢業(yè)設(shè)計導(dǎo)師王秀霞老師。在畢業(yè)設(shè)計之初，她指導(dǎo)我如何進(jìn)行參考資料的選擇，認(rèn)真負(fù)責(zé)地對我的畢業(yè)設(shè)計的開題報告和外文譯文作出批改和指正。畢業(yè)設(shè)計過程中王老師細(xì)致的解答我遇到的問題并對遇到問題進(jìn)行專業(yè)的講解，讓我準(zhǔn)確把握設(shè)計的方向，讓　　　　　　　我少走了很多彎路。而且在畢業(yè)論文說明書編寫方面也給出了指導(dǎo)意見，對我畢業(yè)論文后期的順利完成有很大的幫助。</p><p>　　最后謝謝我的同學(xué)特別是室友，在流程圖繪

55、制和電路圖繪制方面給予我的幫助，再次感謝。</p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)　　　　　　　　　　　　　　　　　</p><p>　　[1] 張琛．直流無刷電動機(jī)原理及應(yīng)用[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012 </p><p>　　[2] 王曉明．電動機(jī)的單片機(jī)控制[M]．北京航空航天大學(xué)出版社，2002 </p><p>　　[

56、3] 王璐，劉峰，王金磊．無刷直流電動機(jī)控制方法的研究[J]．電機(jī)設(shè)計，</p><p>　　2008(2)， 10-12 </p><p>　　[4] 夏長亮．無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)[M]．北京：科學(xué)出版社，2009．25 </p><p>　　[5] 廖無限，劉天磊．無刷電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)的研究[J]．株洲工學(xué)院學(xué)報，</p>&

57、lt;p>　　2005，15-19(1)：</p><p>　　[6] 王敏，周順榮．無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制策略綜述[J]．中小型電機(jī)，</p><p><b>　　2012</b></p><p>　　[7] 羅隆福，楊艷．BLDCM無位置傳感器換相檢測和開環(huán)起動的軟件實現(xiàn)[J]． 微特電機(jī)，2002，30(3)：39-

58、41．</p><p>　　[8］ 何信龍，李雪銀．PICl6C7X入門與應(yīng)用范例[M]．北京：清華大學(xué)出版社，　　 2006</p><p>　　[9] 張明蜂．PIC單片機(jī)入門與實踐[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，</p><p><b>　　2004</b></p><p>　　[10] 李榮正，劉啟中，陳

59、學(xué)中．PIC單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]．北京：北京航空　　 航天大學(xué)出版社，2005</p><p>　　[11] 胡文靜.永磁無刷直流電動機(jī)的發(fā)展及展望[J].微特電機(jī)，2002.35（4）：　　　 34～38</p><p>　　[12] 王緒偉，費樹岷，胡繼峰. 基于MC33035的永磁無刷直流電機(jī)控制器的設(shè)</p><p><b>　　計[J]．&

60、lt;/b></p><p>　　[13] 蔡耀成．無刷直流電機(jī)中的霍爾位置傳感器[J]．微特電機(jī)，1999．27（5）：</p><p><b>　　23～25</b></p><p>　　[14] J．W．SHAO．An Improved Microcontroller-based Sensorless Brushless

61、 DC Motor Drive Automotive Applications. IEEE, 2005：278-356 </p><p>　　[15] S．B．Ozturk，H．A．Toliyat．Direct Torque Control of Brushless DC Mtor with Non-sinusoidal Back-EMF．IEEE，2007(1)：165-171．</p>

62、<p>　　[16] J．GUNHEE．M．G．Kim．A Bipolar-Starting and Unipolar-Running </p><p>　　Method to Drive a Hard Disk Drive Spindle Motor at High Speed With Large Starting Torque．IEEE，2005(41)：109-136 </