无刷直流电机控制器硬件设计

无刷直流电机控制器硬件设计(论文13000字)
摘要
无刷直流电机是一种电机与电子相互结合的高新技术产物，他不仅具有效率高、体积小、重量轻和控制精度高等优点，而且还拥有普通直流电动机的优点。因而，研究具有控制精度高、调节能力强、响应速度快的无刷直流电机控制系统具有深远意义。论文研究了以PIC18F4520为控制芯片，IR2136为驱动芯片并设计制系统的硬件电路，侧重于具体应用。首先，本文研究了无刷直流电机的基本结构以及工作原理，进而分析了无刷直流电机的换向过程，并确定了系统的控制结构以及控制技术等。然而，本文对控制系统的硬件进行了设计，包括以LM2575芯片为核心的电源电路，以74HC14与光耦隔离组合的转子位置检测电路，以EPM3128A为控制芯片的LED显示电路和以MAX23CPE为核心的串口电路。最后，在论文结尾对整个设计做出了总结。
关键字：无刷直流电机；控制系统；PIC18F4520
 
THE HARDWARE DESIGN OF BLDCM CONTRLLER
ABSTACT
Brushless DC Motor (BLDCM), which has many good performances, such as light efficient, small inertia, high control precision and so on, is a sort of macaronis products, and BLDCM reserves a lot of excellent mechanical characteristics of DC motor. Therefore, research has high control accuracy, strong adjustment ability, and fast response speed of brushless DC motor control system has a far-reaching significance. Paper studied PIC18F4520 as control chip, IR2136 as drive chip and design of system hardware circuit, focus on the specific application. First of all, this paper studies the basic structure and working principle of brushless DC motor, the commutation process of brushless DC motor is analyzed, and determines the control structure and control technology of the system. However, in this paper, the hardware of the control system design, including LM2575 chip as the core of the power supply circuit, with 74HC14 combined with optical coupling isolation of rotor position detection circuit, EPM3128A as control chip of the LED display circuit and MAX23CPE as the core of the serial interface circuit. Finally, the paper has made a summary to the whole design at the end.

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Key Words: BLDCM; Control system; PIC18F4520

本文结构
本文针对微处理器在无刷直流电机控制系统中的应用趋势，通过对多种微控制器芯片进行比较，采用Microchip公司的PIC18F4520作为控制器，设计了基于PIC单片机的无刷直流电机控制系统，实现了对无刷直流电机的控制。全文分4章，内容安排如下：
一、    主要叙述了无刷直流电机的发展趋势、有刷电机与无刷电机的区别、无刷直流电机的应用与研究。
二、    首先介绍了无刷直流电机的结构，进而介绍无刷直流电机的工作原理以及电子换向。
三、    对本控制系统的总体结构和设计进行介绍。主要包括控制系统的整体方案和控制芯片。
四、    对控制系统的硬件电路进行设计，包括电源电路、驱动电路、转子位置检测电路、过流检测电路等。
五、    总结与展望，总结了本文的主要工作，展望了以后工作的研究方向。

无刷直流电机的工作原理
无刷直流电机利用电子换向装置解决了直流电机的换向问题，同时他还保留了直流电机的优点。无刷直流电机既具有直流调速性能好、启动转矩大的优点，又具有交流电机结构简单、运行可靠、维护方便的优点[2]。近年来，随着电力电子技术、计算机控制和永磁材料等技术的发展，涌现出了各种结构各异的永磁无刷直流电机，应用前景广阔。永磁无刷直流电机可靠性高、运行效率高、功率密度高等特点，在整个社会经济的各个领域，如电动车、工业自动化、航空航天、仪器仪表等方面的应用日益广泛。 [来源：http://www.think58.com]
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目 录
摘要    I
ABSTACT    II
第一章  绪论    1
1.1课题背景    1
1.2无刷直流永磁电动机与有刷直流永磁电动机的比较    2
1.3 无刷直流电动机的应用与研究动向    2
1.4 本文结构    4
第二章 无刷直流电机的工作原理    5 [来源：http://think58.com]
2.1无刷直流电机结构    5
2.1.1 电机本体    5
2.1.2 逆变器    5
2.1.3 位置检测器    6
2.1.4 控制器    6
2.2无刷直流电机的工作原理    7
2.3 本章小结    9
第三章  控制系统的整体结构与控制芯片    10
3.1系统整体框架    10
3.2芯片的介绍    10
3.2.1 控制芯片    10
3.2.2 PIC18F4520管脚排列及功能定义    11
3.2.3  PIC18F4520单片机的功能特性    12
3.3 微控制器特性    13
3.4 本章小结    13
第四章  控制系统硬件电路设计    14
4.1 时钟电路设计    14
4.2电源及时钟电路设计    14
4.3 驱动电路与过流检测电路设计    15
4.3.1 功率管的选择    15
4.3.2 三相全桥驱动电路设计    16

4.4 转子电流电采样电路设计    18
4.5  LED显示电路设计    19
4.6 复位电路设计    21
4.7启停电路设计    21
4.8 调速电路设计    22
4.9  串口电路设计    22
4.10 过流检测电路设计    23
4.11 电路原理图    23
4.12 本章小结    24
第五章 总结与展望    25
参考文献    27
致谢    29
附录    30 [来源：http://think58.com]