基于8051单片机无刷直流电机控制器毕业设计开题报告

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研究意义：

现代社会中，电能是最常用且最为普遍的二次能源。而电机作为机电能量转换装置，经过一个多世纪的发展，其应用范围已遍及现代社会和国民经济的各个领域及环节。为了适应不同的实际应用，各种类型的电机应运而生，其中包括直流电机、异步电机、同步电机、开关磁阻电机和各种其他类型的电机，其容量小到几毫瓦，大到百万千瓦。 

相比之下，直流电机具有运行效率高和调速性能好等诸多优点，但是传统直流电机均采用电刷以机械方式换向，因而存在机械摩擦，使电机寿命缩短，并带来了噪音、火花以及无线电干扰等问题，且制造成本高及维修困难。 

异步电机结构简单、制造方便、运行可靠、价格便宜，但其机械特性软、启动困难、功率因数低，不能经济地实现范围较广的平滑调速，且必须从电网吸收滞后的励磁电流，从而降低电网功率因数。 

他控式变频同步电机具有转矩大、效率和精度高、机械特性硬等优点，但调速困难、容易“失步”等弱点大大了它的应用范围。 

开关磁阻电机转子既无绕组也无永磁体，其结构简单、成本低廉，在低速时具有较大的转矩，控制换相时无上下桥直通等问题，但其噪声和转矩波动相对较大，这在某种程度上了该类型电机的推广应用。 

无刷直流电机在保持传统直流电机优越的调速性能基础上，克服了原来机械换向和电刷引起的一系列问题，且具有效率高、功率密度大、功率因数高、体积小、控制精度高等明显优点。

西方国家等发达国家，在工业自动化领域中，无刷直流电机的重要性得到体现，并渐渐取代了有刷直流电机。无刷直流电机已成为主流，也符合了当今技术的要求，在发达国家无刷直流电机作为执行机构已成为趋势，比如美国、日本、德国等发达国家等已经主要使用刷直流电机。

从以上介绍可以知道：无刷直流电机在很多方面，优越于有刷直流电机，它是科学技术的又一突破，之所以这么说是因为无刷直流电机控制系统综合了多科学科，它的驱动结合了电子技术知识，同时有用微处理器进行控制，对无刷直流电机的研究有非常重要的现实意义。

有刷直流电动机作为最早的电动机广泛应用于工农业生产的各个领域，由于其宽阔而平滑的优良调速性能，在需要调速的应用领域占有重要地位，但机械换相装置的存在，了其发展和应用范围。直流电动机的机械电刷和换向器因强迫性接触，造成其结构复杂、可靠性差、火花、噪声等一系列问题，影响了直流电动机的调速精度和性能。科学技术的飞速发展，带来了半导体技术的飞跃，开关型晶体管的研制成功为创造新型的无刷直流电动机带来生机。“无刷直流电机”的概念已有最初的具有电子换相器的直流电机发展到泛指一切具有传统直流电机外部特性的电子换相电机。现今，无刷直流电机集电机、变速机构、检测元件、控制软件和硬件于一体，形成为新一代的电动调速系统。无刷直流电机具有最优越的调速性能，主要表现在：调速方便（可无级调速），调速范围宽，低速性能好（起动转矩大，起动电流小），运行平稳，噪音低，效率高，应用场合从工业到民用极其广泛。如电动自行车、电动汽车、电梯、抽油烟机、豆浆机、小型清污机、数控机床、机器人等。由于无刷直流电机具有这些优点，因此在2004年的国际电机会议上提出了有刷电机将被无刷电机取代这一发展趋势。我国目前是世界最大的永磁体（生产无刷电机的主要原材料）生产供应基地，中国还将要成为全球最大的无刷电机生产国。随着汽车工业的快速发展，车用小功率电机的需求增长带动了以永磁无刷直流电机为主体的车用小功率电机的兴起，我国正在成为世界电动汽车制造业的主要供应用。

研究内容：

1.无刷直流电机在国内外的发展水平和研究情况。 

2.无刷直流电机的原理及资料分析。

3.无刷直流电机的选择。 

4.无刷直流电机控制系统分析和确定。

5.无刷直流电机的维护分析和故障处理。

6.总结设计并写出心得体会。

研究思路与方法：

该系统是基于ATMEL公司的产品ATC51单片机为CPU的速度控制系统，键盘输入采用式键盘，驱动电路采用LM621驱动电路模块，用数码管作为显示部分来显示速度等参数值，测速采用霍尔位置传感器。采用脉宽调制（PWM）技术控制电枢两端的平均电压进而达到调节直流机速度的目的。

三、主要参考文献

[1] 孙旭东，王善铭.电机学.清华大学出版社，2006

[2] 黄俊,王兆安.电力电子变流技术. 机械工业出版社，2004

[3] 余永权,汪,黄英.单片机在控制系统中的应用.电子工业出版社 ，2003

[4] 张立,黄两一.电力电子场控器件及其应用．北京机械工业出版社，1995（参考文献为专著的写法）

[6] 蔡耀成 无刷直流电动机中的霍尔位置传感器[M].微特电机.1999:55-67（参考文献为专著的写法）

[7] 周属德.永磁无刷直流电动机设计中的几个问题[M].电机技术.1996.（参考文献为专著的写法）

[8] 黄友锐.单片机原理及应用.合肥工业大学出版社，2006

[9] 王成元,夏加宽,杨俊友,孙益标.电机现代技术.机械工业出版，2006

[10] 郁有文,常健,程继红.传感器原理及工程应用. 西安电子科技大学出版，2008

[11] 李岚.电力拖动与控制. 机械工业出版社，2010

[12] Microchip PIC18F72 datasheet[R] ，2002 Microchip Technology Inc.（参考文献为外文论文的写法） 

[13] G.Henneberger. Brushless motors for electric and hybrid vehicles. Machines and Drives for Electric and Hybrid Vehicles[R]. 1996.（参考文献为外文论文的写法）

2014年3月20日至4月2日：选择课题，并着手于相关数据及文献的收集。

2014年3月20日至4月20日：确定论文题目，并动手完成开题报告，设计任务书。

2014年4月21至5月10日：查阅相关文献及数据，构思系统基本框架、模型及研究思路，并最终确定初稿。

2014年5月11日至6月3日：对文章进行修改，并在指导老师的指导下修改文中的缺陷及格式。

2014年6月4日至6月6日：根据指导老师的意见最终定稿，准备答辩。

指导教师签名：              日期：   年   月   日      

负责人签名（签章）：              日期：   年   月   日