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1.2 无刷直流电动机的应用与研究动向
1.3 课题研究的背景及意义
随着现代微电子技术、电力电子技术、传感器技术、自动控制技术、微型计算机技术及人工智能技术等高新技术的发展，以机械为主体的工业、民用产品不断采用高新技术，并向自动化和智能化方向发展。相应对电动机的要求从过去简单的启动控制、提供动力，发展到要求对转速、位置、转矩等精确控制，以使驱动机械运动达到预定的技术性能，从而促进了电动机与电子产品紧密结合的机电一体化产品的发展，而直流无刷电动机就是这样典型的产品之一。
由于无刷直流电动机的特性及其性价比的不断提高，无刷直流电动机作为中小功率高性能调速电动机和伺服电动机在国民经济各领域的应用越来越广泛，既可用于定速驱动机械、调速驱动机械，又可用于精密控制机械。而随着生产发展的需求，生产装置都以高精度、高效率、高性能为目标。若以无刷直流电动机作为生产装置的各级传动装置，则可实现高精度的高效加工目标。我国加快发展永磁无刷电动机具有独特的优势：
(1)我国是稀土永磁磁钢世界范围的主要提供者，具有原材料优势；
(2)从20世纪70年代开始，我国已在理论、设计、实践等方面不断积累先进技术；
(3)市场的开放化，为我国提供了充足的电力电子器件；
(4)国内外市场对无刷直流电动机的应用需求日益增长。
由此可见，加大对无刷直流电动机实用化的研究具有重要的意义。
1.4 本文主要完成的工作
本课题即针对我国生产实践的需要和所具备的特殊条件而选定。作为试验阶段的工作，课题对直流无刷电动机的原理进行了初步研究，选用美国Microchip公司高性能数字信号控制器(DSC)dsPIC30F2010作为核心，设计了BLDCM双闭环控制系统，进行了初步的研究和试验，论文中有关BLDCM控制方案的理论与方法的研究结果对无刷直流电动机的发展和应用具有理论和实践指导上的双重意义。
2 无刷直流电机的基本原理
无刷直流电动机是近几十年来随着电力电子技术的迅速发展而发展起来的一种新型电动机，其基本工作原理是借助反映转子位置的位置信号，通过驱动电路驱动逆变电路的功率开关元件，使电枢绕组依一定顺序导通，从而在电机气隙中产生旋转磁场，拖动永磁转子旋转。随着转子的转动，转子位置信号依一定规律变化，从而改变电枢绕组的通电状态，实现无刷直流电动机的机电能量转换。
2.1 无刷直流电机基本组成
无刷直流电动机主要由电动机本体(定子和转子)、转子位置传感器和电子换向电路三大部分组成。当某一相定子绕组通电时，该电流与转予永久磁钢的磁极所产生的磁场相互作用而产生电磁转矩，驱动转子旋转。由转子位置传感器检测转子磁钢位置，根据位置信号控制电子开关线路，使定子各相绕组按一定次序导通，定子相电流随转子位置的变化而按一定的次序换向。由于电子开关线路的导通次序与转子转角同步，因而起到了机械换向器的换向作用。
图2.1 无刷直流电机构成框图
2.1.1 无刷直流电机本体
无刷直流电动机最初的设计思想来自普通的有刷直流电动机，不同的是将直流电动机的定转子位置进行了互换，其转子为永磁结构，产生气隙磁通；定子为电枢，有多相对称绕组。原直流电动机的电刷和机械换向器被逆变器和转子位置检测器所代替。所以无刷直流电动机的电动机本体实际上是一种永磁同步电动机。