直流无刷电机转速控制电路设计开题报告1

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1、 毕业设计开题报告 学学 生生 姓姓 名：名： 学学 号：号： 学学 院院 、 系系 ： 信息与通信工程学院电气工程系 专专 业业 ： 自动化 设设 计计 题题 目目： 直流无刷电机转速控制电路设计 指 导 教 师指 导 教 师 : 2012 年 3 月 15 日 毕毕 业业 设设 计计 开开 题题 报报 告告 1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文 献综述： 文文 献献 综综 述述 一一、本课题的研究背景及意义、本课题的研究背景及意义 直流无刷电机是一种用电子换向的小功率直流电动机。又称无换向器电动机、 无整流子直流电动机。 它是用半导体逆变器取代一般直流电动机

2、中的机械换向器， 构成没有换向器的直流电动机。这种电机结构简单，运行可靠，没有火花，电磁 噪声低，广泛应用于现代生产设备、仪器仪表、计算机外围设备和高级家用电器 1。 直流电动机具有良好的起、制动性能，调速性能好，启动转矩大，易于在大范围 内平滑调速等优点，其调速控制系统历来在工业控制中占有极其重要的地位。直流电动 机在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需 要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应运。直流电机在家用电器、电子仪器设 备、电子玩具、录像机及各种自动控制中都有广泛的应运。在现代电子产品中，自动控 制系统，电子仪器设备、家用电器、电子玩具等，直流

3、电机都得到了广泛的应运。大家 熟悉的录音机、电唱机、录像机、电子计算机等，都不能缺少直流电机，所以直流电机 的控制是一门很实用的技术2。 近年来，交流调速系统发展很快，然而直流拖动系统无论在理论上和实践上都比较 成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础，所以直流调 速系统在生产生活中有着举足轻重的作用3。 二二、本课题的相关理论知识本课题的相关理论知识 直流电机转速控制可分为励磁控制法与电枢电压控制法。励磁控制法是控制磁通， 其控制功率小， 低速时受到磁饱和限制， 高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制， 而且由于励磁线圈电感较大动态响应较差，所以这种控制方法用得很少

4、4。大多数应用 场合都适应电枢电压控制法。随着电力电子技术的进步，改变电枢电压可通过多种途径 实现，其中 PWM 便是常用的改变电枢电压的一种调速方法5。 PWM 脉宽调制，是靠改变脉冲宽度来控制输出电压，通过改变周期来控制其输出频 率。而输出频率的变化可通过改变此脉冲的调制周期来实现。这样，使调压和调频两个 作用配合一致，且于中间直流环节无关，因而加快了调节速度，改善了动态性能。由于 输出等幅脉冲只需恒定直流电源供电，可用不可控整流器取代相控整流器，使电网侧的 功率因数大大改善。利用 PWM 逆变器能够抑制或消除低次谐波。加上使用自关断器件， 开关频率大幅度提高，输出波形可以非常接近正弦波6

5、。 PWM 调速控制的基本原理是按一个固定频率来接通和断开电源， 并根据需要改变一 个周期内接通和断开的时间比来改变直流电机电枢上电压的“占空比” ，从而改变平均 电压，控制电机的转速。在脉宽调速系统中，当电机通电时期速度增加，电机断电时 期速度减低。只要按照一定得规律改变通断电的时间，即可控制电机转速。 2而且采用 PWM 技术构成的无极调速系统，启停时对直流系统无冲击，并且具有启动功耗小、运行 稳定的特点。也正因为如此，PWM 又被称为“开关驱动装置” 7。 PWM 变频电路具有以下特点： 1. 可以得到相当接近正弦波的输出电压。 2. 整流电路采用二极管，可获得接近 1 的功率因数。 3

6、. 电路结构简单。 4. 通过对输出脉冲宽度的控制可改变输出电压，加快了变频过程的动态响应8。 三、本人的观点和思路 PWM 控制技术以其控制简单、灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛 应用的控制方式，也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间 的界限，结合现代控制理论思想或实现无谐振开关技术将会成为 PWM 控制技术发展的主 要方向之一。提高对大学本科阶段所学专业知识的融合和运用的能力，锻炼自己独立查 阅和学习文献的能力，培养独立分析和解决问题的能力，通过软件的设计、程序的编写 调试和硬件的制作切实锻炼自己的科研开发能力，加强自己的科技创新能力。 参考文献参考文献： 1肖兰.马爱芳.电机与拖动.中国水利水电出版社.2002. 2阮毅，陈维钧. 运动控制系统. 清华大学出版社，2002 3陈伯时. 电力拖动自动控制系统（第 2 版）. 机械工业出版，1991 4王兆安，黄俊电力电子技术机械工业出版社，2007 5李友善. 自动控制原理，北京：国防工业出版社，19