17毕业论文：无刷直流电机控制器的设计

由于无刷直流电动机具有上述系列的优点，因此，它的用途远比有刷直流电动机广泛，在国民经济各个领域的应用日益普及。

它从最初的宇航军事设施应用领域扩展到工业和民用领域。

目前，小功率无刷直流电动机主要应用于计算机外围设备办公室自动化设备和音响影视设备中。

近年来，无刷直流电动机在汽车电子应用方面开始出现了势头，在家用电器中的空调冰箱的应用中也出现了苗头。

在工业控制领域，如数控机床的进给伺服控制，机器人关节驱动和自动生产线电子产品加工设备上也使用各种中小功率的无刷直流电动机。

控制器的结构总体结构介绍本课题主要是利用专用芯片设计电动车控制器，其总体结构可以分为几个模块，分别是电源模块驱动模块控制模块保护模块等。

整个电路的总体框图如下图所示图系统图驱动电路图中用个驱动两个触通过晶体管等电子开关转子位置传感电刷自行渐进进行采用霍尔元件等反转方法利用改变端电压极性方法改变晶体管等电子元件的开关状态无刷直流电动机取消了电刷和换向器之间的滑动接触，因而没有换向火花，没有无线点刷直流电动机无刷直流电动机机械结构起磁场作用的磁铁作为定子起磁场作用的磁铁作为转子，与交流同步电动机相似优点反应特性好，控制特性好具有有刷直流电机的各种特性，寿命长，维护简单换流方法电刷和整流子机械接它通常采用永磁体为转子，没有激磁损耗发热的电枢绕组又通常装在外面的定子上，这样，热阻小，散热容易。

现将有刷直流电动机和无刷直流电动机作比较，具体区别如表所示表有刷直流电机和无刷直流电机的比较有直流电动机刚开始商品化时就曾经以没有电刷而特性完全和直流电动机样的佳品电动机而著称。

有刷直流电动机的前提是具有电刷和整流子，无刷直流电动机的最大特点就是没有换向器和电刷组成的机械接触机构。

另外，因此三相绕组轮流通电时间也为每相。

因为功率晶体管的导通和截止是通过位置传感器传感信号来控制的，所以传感器的位置和三相绕组位置之间必须有严格的对应，在电机安装时应加以注意。

无刷直流电机的特点与优势无刷号使晶体管导通而其余关断，相绕组通过电流，同样产生逆时针方向的电磁转矩，当磁极旋转至处，其动作过程与前两处相同。

如此反复循环，电动机即可旋转起来。

由于传感器元件安装位置为空间互差电角度，使功率晶体管导通，相绕组中便有电流通过，设其方向为流入流出，便产生水平向左的定子磁场，与向上的转子磁场相互作用而产生电磁转矩，驱动转子逆时针旋转当极旋转至处，元件输出信之间的相对位置，使得转子磁场转到定子相绕组下时，该相绕组才导通，以保证转子磁极下的绕组导体电流方向始终保持致。

图无刷直流电动机原理示意图当电动机转子极位于处，则传感器元件感应出信号，部分和电动机本体中转子同轴连接转动部分通常由电机转子代替，固定部分与定子相连。

如图所示，在电动机装配过程中，首先调整好位置传感器的三个信号元件与电机定子三相绕组器将转子磁极的位置信号转换成电信号，然后去驱动功率器件，控制相应绕组电流的通断。

与有刷直流电动机不同，无刷直流电动机的永久磁钢磁极安放在转子上，而电枢绕组安装在定子上。

位置传感器也有相应的两部分，转动通过电子换向电路及功率放大器实现的。

要在电动机中产生恒定方向的电磁转矩，就应使电枢电流随磁场位置的变化而变化。

为实现这点，就需要确认磁极与绕组之间的相对位置信息。

般采用位置传感器来完成，由位置传感要维护，维护又困难，寿命短换向火花形成电磁干扰。

无刷直流电动机就是在保留有刷直流电动机的优良性能的基础上，为去除电刷和换向器而研究开发的。

由于无刷直流电动机没有电刷和换向器，它的绕组里电流的通断是和换向器。

直流电源的电能通过电刷和换向器进入电枢绕组，产生电枢电流，电枢电流与主磁场相互作用产生转矩，带动负载。

然而由于电刷和换向器的存在，结果产生了系列致命的弱点结构复杂，可靠性差，故障多，需过处理后用来控制逆变桥的正确换流，从而改变电机定子绕组电流的频率，即控制电机转速。

般所说的有刷直流电动机是指具有换向器和电刷的直流电动机。

在这种电动机中定子侧安装固定主磁极和电刷，转子侧安放电枢绕组行过程中，转子磁场的转速与定子电流产生的旋转磁场的转速相等，即保持同步。

无刷电机的频率不是调节的，而是受安装在转子轴上的位置检测器的控制。

随着转子位置的不同，位置检测器产生的信号也不同，这些信号经驱动和正弦波驱动。

无刷直流电机的工作原理从实质上讲，所谓无刷电机，就是通过半导体变流装置将工频的电源功率转变为频率可变的交流电功率，对同步电机进行变频调速的系统。

与般的交流异步电机不同，无刷电机在运变器将直流电变换成交流电，然后去驱动般的异步电动机或同步电动机，它采用控制逆变器的频率来控制电动机的速度，因此它们具有异步电动机或同步电动机的各种运行特性。

更般的是无刷直流电动机系统可以分为方波驱变器将直流电变换成交流电，然后去驱动般的异步电动机或同步电动机，它采用控制逆变器的频率来控制电动机的速度，因此它们具有异步电动机或同步电动机的各种运行特性。

更般的是无刷直流电动机系统可以分为方波驱动和正弦波驱动。

无刷直流电机的工作原理从实质上讲，所谓无刷电机，就是通过半导体变流装置将工频的电源功率转变为频率可变的交流电功率，对同步电机进行变频调速的系统。

与般的交流异步电机不同，无刷电机在运行过程中，转子磁场的转速与定子电流产生的旋转磁场的转速相等，即保持同步。

无刷电机的频率不是调节的，而是受安装在转子轴上的位置检测器的控制。

随着转子位置的不同，位置检测器产生的信号也不同，这些信号经过处理后用来控制逆变桥的正确换流，从而改变电机定子绕组电流的频率，即控制电机转速。

般所说的有刷直流电动机是指具有换向器和电刷的直流电动机。

在这种电动机中定子侧安装固定主磁极和电刷，转子侧安放电枢绕组和换向器。

直流电源的电能通过电刷和换向器进入电枢绕组，产生电枢电流，电枢电流与主磁场相互作用产生转矩，带动负载。

然而由于电刷和换向器的存在，结果产生了系列致命的弱点结构复杂，可靠性差，故障多，需要维护，维护又困难，寿命短换向火花形成电磁干扰。

无刷直流电动机就是在保留有刷直流电动机的优良性能的基础上，为去除电刷和换向器而研究开发的。

由于无刷直流电动机没有电刷和换向器，它的绕组里电流的通断是通过电子换向电路及功率放大器实现的。

要在电动机中产生恒定方向的电磁转矩，就应使电枢电流随磁场位置的变化而变化。

为实现这点，就需要确认磁极与绕组之间的相对位置信息。

般采用位置传感器来完成，由位置传感器将转子磁极的位置信号转换成电信号，然后去驱动功率器件，控制相应绕组电流的通断。

与有刷直流电动机不同，无刷直流电动机的永久磁钢磁极安放在转子上，而电枢绕组安装在定子上。

位置传感器也有相应的两部分，转动部分和电动机本体中转子同轴连接转动部分通常由电机转子代替，固定部分与定子相连。

如图所示，在电动机装配过程中，首先调整好位置传感器的三个信号元件与电机定子三相绕组之间的相对位置，使得转子磁场转到定子相绕组下时，该相绕组才导通，以保证转子磁极下的绕组导体电流方向始终保持致。

图无刷直流电动机原理示意图当电动机转子极位于处，则传感器元件感应出信号，使功率晶体管导通，相绕组中便有电流通过，设其方向为流入流出，便产生水平向左的定子磁场，与向上的转子磁场相互作用而产生电磁转矩，驱动转子逆时针旋转当极旋转至处，元件输出信号使晶体管导通而其余关断，相绕组通过电流，同样产生逆时针方向的电磁转矩，当磁极旋转至处，其动作过程与前两处相同。

如此反复循环，电动机即可旋转起来。

由于传感器元件安装位置为空间互差电角度，因此三相绕组轮流通电时间也为每相。

因为功率晶体管的导通和截止是通过位置传感器传感信号来控制的，所以传感器的位置和三相绕组位置之间必须有严格的对应，在电机安装时应加以注意。

无刷直流电机的特点与优势无刷直流电动机刚开始商品化时就曾经以没有电刷而特性完全和直流电动机样的佳品电动机而著称。

有刷直流电动机的前提是具有电刷和整流子，无刷直流电动机的最大特点就是没有换向器和电刷组成的机械接触机构。

另外，它通常采用永磁体为转子，没有激磁损耗发热的电枢绕组又通常装在外面的定子上，这样，热阻小，散热容易。

现将有刷直流电动机和无刷直流电动机作比较，具体区别如表所示表有刷直流电机和无刷直流电机的比较有刷直流电动机无刷直流电动机机械结构起磁场作用的磁铁作为定子起磁场作用的磁铁作为转子，与交流同步电动机相似优点反应特性好，控制特性好具有有刷直流电机的各种特性，寿命长，维护简单换流方法电刷和整流子机械接触通过晶体管等电子开关转子位置传感电刷自行渐进进行采用霍尔元件等反转方法利用改变端电压极性方法改变晶体管等电子元件的开关状态无刷直流电动机取消了电刷和换向器之间的滑动接触，因而没有换向火花，没有无线点干扰，寿命长可靠性高噪声低，能用于防爆场所。

它既具有交流电动机的结构简单维护方便等系列优点，又具有直流电动机的调速性能，并兼有起动转矩大加速度快动态制动简单效率高以及无励磁损耗等优点。

此外，它的转速不受机械换向的限制，如采用空气轴承或磁悬浮轴承，可以在每分钟高达几十万的速度中运行。

由于无刷直流电动机具有上述系列的优点，因此，它的用途远比有刷直流电动机广泛，在国民经济各个领域的应用日益普及。

它从最初的宇航军事设施应用领域扩展到工业和民用领域。

目前，小功率无刷直流电动机主要应用于计算机外围设备办公室自动化设备和音响影视设备中。

近年来，无刷直流电动机在汽车电子应用方面开始出现了势头，在家用电器中的空调冰箱的应用中也出现了苗头。

在工业控制领域，如数控机床的进给伺服控制，机器人关节驱动和自动生产线电子产品加工设备上也使