永磁无刷电机调速系统设计毕业论文.doc

宁波大学科学技术学院本科毕业设计（论文）永磁无刷电机调速系统设计毕业论文目录摘要IIAbstractIII目录IV1绪论11.1课题研究的背景及意义11.2课题研究的现状11.3课题研究的主要内容12永磁无刷直流电机介绍22.1永磁无刷直流电机的结构22.1.1电动机本体22.1.2转子位置传感器22.1.3桥式逆变电路32.2PMBLDC的工作原理32.2.1PMBLDC控制方式43基于STC12C5608的控制系统硬件设计63.1系统硬件总体结构框图63.2系统电源设计63.2.1电源电路总框架63.2.25V直流电源设计73.2.3驱动芯片IR2130电源设计73.3STC12C5608及其外围电路设计83.3.1STC12C5608主要参数83.3.2STC12C5608外围电路设计83.4功率驱动系统设计93.4.1驱动芯片选择93.4.2IR2130芯片特点103.5按键与显示部分设计103.5.1IC集成芯片的优点103.5.2TM1630主要参数103.5.3按键及显示部分电路设计114PMBLDC主电路设计124.1主电路整流电路设计124.1.1电源元件参数计算124.2电机主电路设计144.2.1逆变电路设计144.2.2逆变电路调制方式及波形分析145系统实验结果与分析205.1实验系统介绍205.1.1实物图205.2系统调试过程225.2.1控制电路调试225.2.2驱动电路调试225.2.3显示及按键电路调试225.2.4系统整体调试225.3实验结果及分析226结论与展望24参考文献25致谢27附录28291 绪论1.1 课题研究的背景及意义永磁无刷直流电机（Permanent magnet brushless DC motor,简称为PMBLDC）与其它传统的电机相比，具有调速范围广，转矩特性优异，效率高，运行稳定等显著优点。该电机不错的处理了有刷电机换向这一难题，在多个方面均达到了很高的指标，比如：电机过载能力、快速性等。PMBLDC引用先进的控制策略，将进一步提高其整体性能。该电机可配置快速、高性能、实时数字控制器，组合成调速装置，应用于电动汽车等领域。基于STC12C5608的PMBLDC调速系统设计，是一种新型的方式。STC12C5608良好的可靠性与抗干扰性保证了电机调速的平稳性、准确性与快速性，使电机控制更具可靠性。这种调速方式大大提高了电机运行效率，减少了无功损耗，有利于环境保护，符合我国提倡的科学发展观。1.2 课题研究的现状新型永磁材料的推出，高性能功率管的问世等因素有力地推动了PMBLDC的快速发展。在国外，PMBLDC已被广泛用于对电机有特殊要求的领域；但是在国内，由于国际上对我国实行大功率PMBLDC的技术封锁，国内中小功率PMBLDC发展较快。PMBLDC在国内主要被应用于电动车与航空航天领域。当今，国内国外主要对PMBLDC的以下方面进行探究：（1）控制策略的研究：由于控制理论的快速发展与广泛应用，诞生了诸如变结构控制、智能控制等新型控制策略；（2）转矩脉动的研究：转矩脉动对低速运行状态下的电机影响很大，因此需要对其加以抑制；（3）无位置传感器电机的研究：当不含位置传感器时，电机的结构将变得简单，同时可靠性有所增强。1.3 课题研究的主要内容1学习和研究PMBLDC的工作原理，理解该电机调速系统的性能特点及工作要求；2掌握STC12C5608单片机的应用与开发；3设计调速系统的硬件电路，包括STC12C5608单片机外围电路，基于TM1630的按键电路，基于IR2130的功率驱动电路，基于IRF840的主电路等；4完成硬件电路调试，测量PWM输出波形，验证实验的有效性。2 永磁无刷直流电机介绍2.1 永磁无刷直流电机的结构PMBLDC基本结构可看成主电路，电动机本体和位置传感器三部分。其结构如图2.1所示。图2.1 PMBLDC的结构图2.1.1 电动机本体电机的本体由转子与定子构成。无刷电机与有刷电机的不同之处在于：有刷电机具有固定的永磁定子和转动的电枢绕组，而无刷电机则具有固定的电枢绕组和转动的永磁转子。无刷电机是将电枢绕组安装在与机壳连接的定子上面，这样更加有助于发散热量。定子铁心的绕组具有单相和三相，电枢绕组可以是Y连接和连接。考虑系统性能和成本，最广泛使用的是Y连接，无中心点引出且三相对称的PMBLDC。2.1.2 转子位置传感器PMBLDC中另一个非常重要的部分就是位置传感器，和一般的直流电机最大的不同就是直流电机没有这部分。它的功能是在转子转动的过程中，实时检测转子的位置，并将这个转子所处的磁极的位置信号转变为电压信号，控制电路要根据这个电压信号来调整输出，使电机电枢电流进行有规律的换相，以此来驱动转子转动。常用的位置传感器主要有：霍尔、电磁和光电这三种方式。在PMBLDC中常常使用霍尔式位置传感器，因为它的结构非常简单、成本低廉并且性能稳定，在高速的情况下也能很好的反馈电压信号。电机上用了3个霍尔式传感器，在空间位置上的相位差120度。当位置传感器处于磁极变化时，它的输出电平也会随之变化，一次霍尔传感器会产生电角度为180度的矩形波，图2.2给出它的输出波形的相位关系。 图2.2 霍尔输出波形的相位2.1.3 桥式逆变电路主电路是由功率器件构成的，形成了三相的桥式逆变电路。开关器件的开通和关断可通过PWM来调节，其中PWM调制是用于调节输出量和波形的方法，并按照规定的规则改变脉冲序列的脉冲宽度。2.2 PMBLDC的工作原理PMBLDC的主要电路常用三相的桥式逆变电路，来实现电子换相。如图2.3，这里使用两相两相通电的导通方式，每次就有两相接通。根据霍尔元件反馈回的电压信号来对应当前转子的位置，控制电路就可以根据电压信息来改变三相逆变桥的导通次序，从而改动星型定子里流过的电流的方向，使得定子产生的磁场的方向变化，最终来带动转子转动。图2.3 PMBLDC系统示意图转子是被定子线圈产生的旋转磁场力带动旋转的，在转子转过60度时，上下桥臂就分别有一个功率器件导通，转矩是由相应的绕组得到的电流产生。位置传感器的信号经过驱动电路的逻辑变化，送到逆变电路的功率开关管，使电机的每相绕组按照次序工作。如：使VT1,VT6导通则A,B两相通电，电流从电源正极流出经过VT1流向A相再过B相最后经过VT6流回电源负极。在定子、转子的磁场互相感应时，电动机正转。当转子在空间上转过60度时，VT1,VT2导通则A,C两相有电，电动机继续正转。在空间上，各转子转过60度时，逆变开关器件就变化一下，功率开关器件的接通次序为：VT1,VT6VT1,VT2VT3,VT2VT3,VT4VT5,VT4VT5,VT6VT1,VT6。PMBLDC的位置传感器通常用在空间上相差120度的3个霍尔传感器，当所在的磁场极性不同时，传感器地输出电平就有变化了。三个检测元件输出电平信号依次用Ha、Hb、Hc表示。以信号Ha为例：Ha相的位置宽度是180度的电角度，在0-60度区间内，VT1一定导通，而Hc相还剩下60度的通电宽度，此时下桥臂有VT4、VT6、VT2管子可供导通选择。但是VT4和VT2的接通时间还没到，所以只能选择VT6接通。而在60120度，这时只有Ha相导通，故开关器件导通为VT1和VT2，而且VT2还为Hb的导通做了准备。因为每相的电导角是120度，所以在120180度时，VT1就要关断，VT3开通。图2.4是无刷电动机位置检测与开关驱动信号的关系。图2.4 无刷电动机位置检测与开关管驱动信号的关系2.2.1 PMBLDC控制方式可以改变电机的相电流进而完成PMBLDC的调速，本课题设计中采用低价的位置传感器测到转子的位置信号，控制电路得到这个信号，从而来控制电机。电机控制方式可有以下几种（1） 数字量输入控制方式：数字量输入是指键盘给定一个特定值，控制电路对这一值通过处理，从而可控制电机的速度及状态。（2） 模拟量输入控制方式：根据外部输入的模拟量进而设定电机的速度，如：模拟量010V线性表示为电机的转速，那么可以改变设定的模拟量，从而达到控制电机的目的。（3） 脉冲控制方式：主电路的功率管需要触发脉冲，则可通过脉冲宽度的调制，从而控制功率管的开关，最终也就可控制电机状态。3 基于STC12C5608的控制系统硬件设计 3.1 系统硬件总体结构框图图3.1给出了系统总体结构框图。图3.1 系统总结构框图3.2 系统电源设计输入的是220V的交流电，因此要设计各级电源电路，得到能提供各芯片和各模块电路工作的电源。本系统设计中要设计多种电源，下面分别介绍。3.2.1 电源电路总框架图3.2是电源设计的示意图。图3.2 电源示意图单相桥式整流电路并且带有电容滤波，当在交流电正半周期时，图3.3中的D1,D3两个二极管通电，电流从正极流出经过D1接着流过后面的稳压电路，最后过D3流向负极。图3.3可清晰可见电流的流向。图3.3 D1,D3导通如图3.4，当处在负半周期时，D2,D4两二极管通电，电流则是从的负极流出，流经D4再经过后面的稳压电路，然后经过D2流回正极。也可从图3.4看清电流的流向。图3.4 D2,D4导通带电容滤波的单相桥式二极管整流后的最大输出电压平均值为（式3-1），这是当空载的情况下，但当重载时，电容放电快，几乎失去了储能功能，逐渐趋近于0.9。在设计时是根据负载情况选择电容值，使,交流电源的周期，则经二极管桥式整流后的平均输出电压与输入电压有（式3-2）的关系。 （式3-1） （式3-2）3.2.2 5V直流电源设计本课题中是以STC12C5608为控制芯片，此单片机的工作电压是5.5V3.5V，选用5V直流电提供单片机工作。是将市电降压整流后得到的电压是脉动的，而单片机需要的是平稳的5V直流电，所以在此加7805稳压芯片进行稳压。78系列的稳压集成芯片最大输入电压为35V，最小输入电压与输出电压相差34V，还有输入输出之间压差产生的功率损耗。所以7805的稳压芯片输入端一般为915之间，本设计中采用9V输入电压。5V电源原理图如图3.5。按键显示部分TM1630与单片机共用这5V电源板。图3.5 5V电源原理图3.2.3 驱动芯片IR2130电源设计IR2130芯片的工作电压为15V，具体设计分析与上面一样，将7805的芯片换成7815，使最终输出平稳的15V直流电。IR2130电源原理图如图3.6所示。图3.6 IR2130电源原理图3.3 STC12C5608及其外围电路设计STC单片机是新一代单时钟/机器周期的单片机，克服了普通51单片机不能较好的满足高速和低功耗的两个要求，这种单片机是专门为电机控制设计的，具有强抗干扰的能力。用于本课题的电机控制，不需要过多的I/O口和大容量的RAM，所以STC12系列是本次设计合适的选择。3.3.1 STC12C5608主要参数STC12C5608芯片主要特点如下： 指令代码完全兼容传统8051； 时钟频率最高可达35MHz； 片上集成768字节RAM； 23个通用I/O端口，能配置成4种状态； 每个I/O驱动能力可以达到20mA，整块芯片最大为55mA； 带看门狗功能； 带EEPROM功能； 内部集成MAX810专用复位电路； 可选内部或外部时钟源； 共6个16位定时器； 2个时钟输出口； 9路外部中断； 4路PWM输出； 一个UART。3.3.2 STC12C5608外围电路设计STC12C5608外围电路为最小系统的设计，因为STC单片机在时钟源频率小于20MHz的情况下不需要外接复位电路。图3.7是本课题设计的STC12C5608最小系统设计图。 图3.7 STC12C5608最小系统设计图3.4 功率驱动系统设计驱动电路主要是驱动6个功率管的开通、关断。无刷电机功率驱动电路采用IR公司的芯片IR2130驱动6个功率MOSFET组成的逆变电路。其输入为功率管驱动控制信号PWM波，接入IR2130端口，输出控制功率MOSFET管的开通和关断，从而控制电机的转动。这种集成芯片巧妙的运用“自举”技术，简化整体结构，可靠性高，还有过电流保护，欠压、过压保护。IR2130典型电路图如图3.8所示。选择二极管和电容的要求很高，其中D1，D2，D3为“自举二极管”， 它必须是高耐压，快恢复的二极管，必须能够承受住自举充电瞬间带来的大电流冲击。C8，C9，C10为“自举电容”，它的容量也必须选择适当的值，既要能满足高端电源的负荷能力，又需要避免充电瞬间对“自举二极管”带来的冲击。 图3.8 IR2130典型电路图3.4.1 驱动芯片选择IR2110与IR2130都是能驱动三相永磁无刷直流电机的，IR2130具有6路PWM输出，但IR2110只有1路PWM输出，驱动三相永磁无刷电机得需要三块IR2110，增大了电路板的体积。IR2110和IR2130具体对比见表3. 1。表3. 1 IR2110和IR2130的比较芯片名称IR2130IR2110PWM输入输出数量6路1路死区控制有无过流保护有无最大驱动偏执电压600V500V欠压保护有无3.4.2 IR2130芯片特点IR2130芯片经过了特殊的设计，因此具备了驱动主电路三相全桥电路中的6个电力N沟道MOSFET的能力。该芯片输出的正向峰值驱动电流和反向峰值驱动电流分别可以达到250mA和 500mA。(1) 该芯片具备过流，欠压和过电压保护，还设有电流放大器；(2) 自带错误信号的输出；(3) 采用自举电路导通与关断上桥臂；(4) 栅极驱动信号产生2的互锁延迟时间，防止同一桥臂上下导通；(5) 同时能有6路PWM信号输入输出。3.5 按键与显示部分设计本文系统设计中需要7个按键和4个LED显示灯，如果单纯用I/O控制，则需要较多的I/O口，而且会降低单片机的效率。所以这一部分设计用IC集成芯片来完成。3.5.1 IC集成芯片的优点集成芯片的最大优点就是减少线的连接，使整体布局干净，加强可靠性，延长使用寿命，并且可降低成本，有利于大规模的生产。本课题采用的TM1630芯片，这是一种带键盘扫描接口的发光二极管显示器驱动控制专用电路，内部有集成MCU，带有键盘扫描，自带LED驱动等的电路，不需外加上拉电阻。可以有5位7段或4位8段显示模式选择，因此减少使用单片机I/O端口，提高了工作效率。3.5.2 TM1630主要参数TM1630芯片的引脚说明，见表3. 2。 表3. 2 引脚说明符号管脚名称说明DIO数据输入/输出在时钟上升沿输入/输出串行数据，从低位开始；STB片选在上升或下降沿初始化串行接口，随后等待接收指令。STB为低后第一个字节作为指令，当STB为高时，CLK被忽略CLK时钟输入在时钟上升沿输入/输出串行数据K2键扫数据输入输入该脚的数据在显示周期结束后被锁存SEG2/KS2SEG8/KS8输出（段）段输出（也用作键扫描），P开漏输出GRID1GRID4输出（位）位输出，N管开漏输出SEG14/GRID5输出（段/位）段/位复用输出VDD逻辑电源5V+-0%GND逻辑地接系统地TM1630功能介绍：（1）采用功率CMOS工艺；（2）多种显示模式；（3）按键扫描（71bit）；（4）辉度条件（8级可调）；（5）串行接口输入；（6）内置RC振荡；（7）内置上电复位电路。3.5.3 按键及显示部分电路设计在按键和显示这一部分设计时，采用IC集成芯片TM1630，使用这块芯片，能减少单片机I/O端口的占用量。该芯片包含7个按键的扫描及4位7段数码管显示。如图3.8所示。图3.8 显示和按键的原理图4 PMBLDC主电路设计4.1 主电路整流电路设计如图4.1，给出了整流电路原理图，首先降压，再以单相桥式的整流电路进行整流，大容量的电解电容进行滤波。 图4.1 整流电路原理图当时，,导通，,截止，电流由正极流出经过，再经负载经过回到负极端，在后面电路中得到一半波整流电压；当时，,导通，,截止，电流由负极流出经过，再经负载经过回到正极端，在后电路中得到另外半波整流电压。这时所的电压波形如图4.2所示，由此可见，交流电压经过二极管整流得到的直流电压波形是脉动波形，而一般用的直流电是平滑直流电压，因此在整流电路后面紧跟着电容滤波，输出波形如图4.3。电容C1在一个电源周期内吸收能量与释放能量相同，则流经电容的电流一周期的平均电流为零。 图4.2 整流后波形 图4.3 滤波后波形4.1.1 电源元件参数计算主电路的负载是电机，电机工作电压是36V，功率为130W，所以主电路的电源电压为直流36V。在此设计中用负载的实际情况选择电容的值，使,交流电源的周期，则经二极管桥式整流后的平均输出电压与输入电压的关系是为（式4-1）。输出电压还经过整流电路中两个二极管，产生1.4V压降，则由（式4-2）得输入电压至少是31.17V。为保证稳定性，经变压器后将32V给二极管桥式电路。 （式4-1） （式4-2）每相电枢反电动势为（式4-3）；电枢电流则为（式4-4）。130W的电机工作电压是36V，总电路中其流过的电流，即负载电流大约为：3.6A。 （式4-3） （式4-4）在桥式整流电路中，每半周期总有两个二极管导通，正半周期时VD1与VD3导通，在负半轴时却是VD2与VD4导通，由此可见，每个二极管只导通了半个周期。每一路的电流是总电流的二分之一，则每个二极管最大整流电流是（式4-5）。 （式4-5）二极管的性能会受外界环境影响，所以在选用时，电流会留1.52倍的裕量，以确保二极管能在不同环境下正常工作。选择的二极管最大整流电流是（式4-6）。（1.52）=2.73.6A （式4-6）选择的二极管最大的反向工作电压（式4-7）。 （式4-7）在最大反向工作电压中，需要保证有23倍的裕量，则最大反向工作电压是（式4-8）为选择二极管时所要考虑的。=90.5135.75V （式4-8）本课题中的负载是电机，在电机正转反转及调速时，电机还有反电动势的存在，再综合以上计算，在主电路整流部分二极管采用IR60，它可流过的最大整流电流是6A，最高反向工作电压是1000V。负载的实际情况选择电容的值，使满足式（4-9）,交流电源的周期，电容选取耐压值72V以上，容量为47.5的电容。 （式4-9）4.2 电机主电路设计4.2.1 逆变电路设计本文研究的永磁无刷电机36V，MOSFET是合适的选择，相比IGBT具有更小的导通电阻，即导通损耗也小，因而能得到更大的变换器效率。本课题的主电路由6个电力MOSFET（IRF840）组成，因电源部分用电容滤波，所以在此采用三相全桥电压型逆变电路。在各桥臂上并联二极管，可以提供交流侧无功能量向直流侧反馈的通道，也可使负载电流连续。在各个栅极加电阻可防止震荡和控制前沿脉冲陡度。图4.4为主电路的原理图。IRF840芯片的功能特点： 输入电压能达到500V； 输出电流能达到8A； 栅极-源极漏电流100nA； 开通时间19ns； 关断时间为11ns。 图4.4 主电路原理图4.2.2 逆变电路调制方式及波形分析三相逆变电路的每个功率管为120的导通角，每隔60就换相导通。为了分析三相电压型桥式逆变电路波形的方便，直流侧画作串联两个电容并假设中点。对于相来说，VT1导通时，当VT4导通时，的波形就是幅值为的矩形波。、相似，其对应的,的波形形状相同，但相位就相差120。,三相波形图如图4.5。桥臂1和桥臂4的换流与半桥电路相似，上桥臂1中的VT1由通态变成断态，由于电感负载中的电流不能突然变化，先经过下桥臂4中的VD4续流，等到电流降到零以下时，电流则反向，VT4才能接通。时，桥臂1导电区，时为VD1续流，时为VT1接通；，桥臂4导电区，时VD4续流，时为VT4接通，相电压波形与电流波形比较，如图4.6。 图 4.5 图 4.6（1）半桥调制：电机运转时，相电流如果以120度的导通模式，每间隔60度换相导通，各功率管为120度的导通角。半桥调制是指，在导通周期里，PWM只作用于其中一个功率管，其打开或关闭是由位置传感器给出的H信号控制的。图4.7 所示为规定的相电流与反电动势之间的对应图。例：VT1，VT6导通分析，此时反电动势,如图4.8中的时间段。 图4.7 相电流跟反电动势的流向 图4.8 时间段将设成感应电动势，那么电机在运行时，,在时间段内，,由转变为,上桥臂只接收相通断信号，而下桥臂处于开通情况下，还收到了 PWM调制信号，在时刻内，VT1,VT6均为导通状态，电路中的电流流向，如图4.9。当VT6接受PWM调制关断信号时，与半桥电路一样，感性负载的电流不能突变，则经过VD3二极管续流，同时给电容充电，能量回收。此时电流流向如图4.10所示。半桥调制有截止相导通现象，在电流续流还未到零时，二极管VD2正偏，会造成c相导通，此刻三相导通，致使电机比较大的电枢绕组电流波动；也会让相电流具有不均匀的正负波形，导致电机的转矩脉动大。 图4.9 VT1,VT6导通电流流向 图4.10 VT6截止后电流流向半桥调制模式下，60的范围内，上桥臂与下桥臂开关只有一个进行调制。因此有四种调制方式：方式一、二为双管调制，即上桥臂和下桥臂开关都进行调制；方式三、四为单管调制，这种调制方式是上桥臂或下桥臂开关的其中一个参与调制。方式一：在120导通区内，各开关管前60恒定导通，后60进行PWM调制，如图4.11所示： 图4.11 on_PWM 型方式二：在120的导通区内，各开关管前后60区间里分别进行PWM调制与恒定导通，如图4.12所示： 图4.12 PWM_on型方式三：在各自120区间内，上桥臂功率开关与下桥臂功率管分别进行PWM调制与恒定导通，如图4.13所示： 图4.13 H_PWM-L_on型方式四：在各自120区间内，上桥臂功率开关与下桥臂功率管分别进行恒定导通与PWM调制，如图4.14所示。 图4.14 H_on-L_PWM型（2）全桥调制：在120区间内，上下桥臂都需要进行PWM调制，相当于任何一个60区间范围内，上下桥臂上功率开关都在同时进行调制，如图4.15。全桥调制功率管同时关断，则电流在两个二极管中续流导通，能量是消耗掉的。全桥调制模式下功率开关管的动态功率损耗多，是半桥调制模式下的两倍。全桥调制运行时，三相中点电位不变化，电流脉动小，所以电动机的转矩脉动就小。 图4.15 H_PWM-L_PWM型半桥调制与全桥调制进行比较，全桥调制虽然不存在截止相导通的问题，但是全桥调制开关频率大大高于半桥调制的开关次数，导致其功耗较大，影响了散热，因此选择半桥调制更佳。5 系统实验结果与分析5.1 实验系统介绍本次硬件设计中包括以下研究内容：1) 电源电路，AC220V转变DC5V，AC220V转为DC15V；2) STC12C5608单片机及外围电路；3) 驱动芯片IR2130及驱动电路设计；4) TM1630芯片及按键与显示电路；5) 主电路整流电路；6) IRF840及逆变电路。5.1.1 实物图实物板如图5.1所示。图5.1 实物图 STC12C5608开发板如图5.2所示。图5.2 STC12C5608应用电机的额定电压为36V，额定功率130W，额定转速3000r/min。如图5.3所示。 图5.3 电机5.2 系统调试过程本次设计的调试部分主要可以分成控制电路调试、驱动电路调试和显示按键电路调试这几部分，最后对整体系统进行检测。5.2.1 控制电路调试在控制电路调试之前先要确保单片机供电电压为5V，此时供电电路部分的LED指示灯应该亮起。然后连接下载器，因为下载器是串口连接，所以需要一根串口转USB连接线连接电脑。此时下载器LED指示灯亮起。打开官方例程，下载测试程序，用示波器观察单片机I/O输出的跳变情况，确认单片机能正常工作。5.2.2 驱动电路调试在调试之前一样需给驱动芯片供15V电，由于IR2130采用的是自举电路的原理工作，所以其工作时必须带负载工作。在确认驱动部分电路连接正确之后，取一个大功率电阻，两端分别接在电机连接端的U和V端，将W端悬空，电机电压输出采用恒压源提供，给定电压为20V左右。下载程序，控制VT1和VT6 功率管导通，用示波器查看大功率电阻两端的电压波形是否正确。依次改变大功率电路的接线以及导通的MOS管的顺序，测试三相6桥臂是否都正常工作。5.2.3 显示及按键电路调试首先检查显示电路的线路连接是否正确，确认电路中无断线，短路线。用1.8V电源电压测试4位7段数码管每个段是否显示正常，确保所有显示电路都连接正确后给显示电路上电。在显示正常的基础上调试按键输入，观察数据是否能正常读取。 5.2.4 系统整体调试在上述调试全部成功后，进行系统整体联调。连接单片机电源，驱动电路电源和电机电源，接上永磁无刷直流电机ABC三相电线，连接ABC三相霍尔信号线到单片机，装载好程序，进行调试。查看电机转速是否稳定，有无脉动现象，按键输入后，LED数据显示及电机状态是否正确，验证转速显示是否正确。5.3 实验结果及分析实验结果与实验设计一致。能通过按键控制PMBLDC，并能显示电机的速度。用示波器检测霍尔的元件的波形，图5.4为霍尔元件输出Ha,Hb的波形，从而可看出相位差为120。图5.5为霍尔元件输出Hb,Hc的波形，其中相位差也为120。所以霍尔元件的三相相位差为120。图5.4 霍尔元件Ha,Hb波形图5.5 霍尔元件Hb,Hc波形6 结论与展望本课题设计中研究了PMBLDC的工作原理，完成了以STC12C5608为控制芯片的控制系统的硬件设计，包括控制电路和主电路的硬件设计，结合控制软件，实现了对PMBLDC的调速。本课题主要完成的设计内容有： 1、 学习和研究永磁无刷直流电机的工作原理，理解该电机调速系统的性能特点及工作要求。2、 设计调速系统的硬件电路，包括STC12C5608单片机外围电路，基于TM1630的按键电路，基于IR2130的功率驱动电路，基于IRF840的主电路等。3、 完成硬件电路调试，测量PWM输出波形控制，验证了实验的有效性。在这次的毕业设计中学到不少知识，并顺利完成预期工作量。本课题以STC12C5608作为控制芯片，使用PMBLDC，设计了一个电机调速系统。通过本次设计，我的硬件设计能力得到了进一步的提高，为后续研究打下良好的基础。参考文献1 陈亮，低速电动汽车用他励无刷直流电机控制系统的研究D，江苏大学：农业电气化与自动化，2013，43-47。2 高信迈，工业风机用无刷直流电机设计与驱动控制研究D，华中科技大学：电气工程， 2011，2-15。3 赵红飞，轻型电动汽车电机驱动控制器研究与设计D， 广西大学：机械制造及其自动化，2011，10-16,35-46。4 谈震，飞轮储能驱动控制系统的研究与开发D，天津大学：电气工程， 2011，18-34。5 www.STCMCU,“STC12C5620AD series MCU STC12LE5620AD series MCU Data Sheet”R,update date:2011-7-15，38-41,57-59.6 张炜，变频冰箱压缩机电机驱动控制的研究D， 广东工业大学：控制理论与控制工程， 2011，40-49。7 袁天一，新直流电动机(New DCM)的无位置传感器控制研究D，浙江大学：电气工程(电机与电器)，2012，1-10。8 王超，气轮发电机全电动调速器的研究D，江苏大学：控制理论与控制工程，2013，14-40。 9 孙彦彪，混合动力汽车用永磁式行星齿轮电机控制系统研究D，江苏大学：电力电子与电力传动，2013，27-43。10 孙浩，智能型电动跑步机驱动控制系统设计与实现D，南京邮电大学：控制理论与控制工程，2011，9-23。11 吕京，四轮独立驱动电动汽车电机控制系统研究D，江苏大学：电工理论新技术，2013，25-33,49-58。12 张东花，低速电动汽车用永磁无刷直流电机控制系统研究D，江苏大学：控制理论与控制工程，2011，9-11,29-47。13 Thirusakthimurugan,Dananjayan,“A novel robust speed controller sch