arduino无刷直流电机控制系统设计+电路图+程序(2)

菜单

4.5电流检测与保护电路 20

5 系统软件设计 21

5.1 电机运转准确度测量 21

5.2 电机正反运转 24

5.3 无感方式的电机基本运转 27

6 总结 29

1 绪论

1.1 课题背景和意义

在21世纪，社会进入了一个迅速发展的时代，同时也是科技快速发展的时代，这就说明了，大量的资源将会被消耗去适应只增不减的发展需要。

在这个时代，节约能源、提高能源的使用率，很明显已经成为了社会的一项重要任务，也是现在各大公司使主要研究的核心，这也需要科研开发人员以此为目标不断努力，并始终坚持优简为发展方向的理念。论文网

无刷直流电机通过采用功率电子开关来实现换向，能降低电动机的噪音，延长设备的使用时间。而且，它的高转矩，易于控制可与直流电动机相媲美。

无刷直流电机的内部结构是由电动机的主体以及驱动器组成。它是一种无电刷或者换向器的电机，因此，它同样被称为无换向电机。有刷电机的线圈电流交替变化靠随电机转动的换向器和电刷来完成，而无刷电机是由控制器提供不同电流方向的直流电以变换电机线圈电流方向，转子和定子之间没有换向器和电刷。

但是，无刷直流电机的需要转子位置传感器来获取换相电流，霍尔传感器将增加的数量和电机的费用。此外，霍尔传感器不能在高温或高湿度的环境中使用，所以，这也限制了它的应用，使得不能广泛的被利用。所以最近，无刷直流电机的无传感器控制技术成为一个十分被推崇的领域。

1.2 无刷直流电机的现状

作为21世纪的主要能源，电能被人类广泛开发和利用，把电能转化为机械能的器械有很多种，它们中的一种就是电机，也是出现并在各个行业所应用。为了满足不同条件的社会需求，所以出现了各种各样不同型号的电机，同样它们也有各自的优缺点，有刷直流电机利用其内部的换相器和电刷使加载其上的直流电源流过电枢绕组时方向是交变的。其过载能力强、启动性能良好、制动转矩很大，而且调速范围较为广泛，但是它的价格十分昂贵，而且内部结构十分复杂，所以无法得到推广

20世纪50年代，由于稀土钕硼永磁材料的到来，人类研究出了高功率密度和高效率的永磁无刷直流电机，它的结构十分简单，便于控制，而且用位置传感器代替了直流电机中的换相器和电刷组成的机械式接触机构来实现换相。

无刷直流电动机与传统有刷直流电机相比有很多优点：

(1)因为没有换向器和电刷，所以没有无换向火花或者许多的换向摩擦，主要的是降低了电机的使用成本和修理费用，并提高了它的使用寿命

(2)使用范围更宽，工作效率高，程载能力比较强，可以在任意速度下全功率运行；

(3)由于转子为永磁性材料，制动时久能够让电机进入发电状态，制动效果很好；

但相较而言，无刷直流电机需要更多的驱动功率管才能实现自动换相，其驱动逆变电路需六个功率管，较原先的有刷电机驱动电路多了两个，故增加了无刷电机驱动系统成本。不过，随着电子科技的迅速发展，新型器件以及功率管的出现使控制器的成本大幅度下降，所以它们慢慢代替了有刷电机被广泛应用于家电、工业控制等领域。

自19世纪40年代有刷直流电机诞生之后，在各个控制领域中都可以说是占有十分重要的地位。但有机械接触的换向器和电刷使得有刷直流电机降低了系统的成功性。因此在有刷直流电动机的理论基础上，人类慢慢发明的更加先进的无刷直流电机。随着可用性能更高的永磁材料、微电子技术、电力电子技术、自动控制技术不断的发展，无刷直流电机也在众多方面得到了发展。