无刷直流电机控制器软件设计-学位论文.doc
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2023-07-01
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南昌航空大学学士学位论文
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第一章 绪论
1.1 选题的依据及意义
随着人们生活水平的提高，产品质量、精度、性能、自动化程度、功能以
及功耗、价格等已经是选择家用电器的主要因素。就电动机而言，传统的有刷直
流电动机以机械方法进行换向,存在着相对的机械摩擦,由此存在噪声、火花、无线电
干扰以及寿命短等致命弱点,制造成本高及维修困难等缺点,大大地限制了它的应用
范围。永磁无刷直流电动机是近年随着电力电子器件及新型永磁材料发展而迅速成熟
起来的一种新型机电一体化电机，既具有交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便
等优点，又具备直流电机固有的优越的启动性能和调速特性。其无机械式换向机构，
现以广泛应用于各种调速驱动场合，应用前景看好，尤其从当今的环保、能源、效率
等综合因素出发，水磁无刷直流电机可望在未来的电动产业占有主导地位。
就目前而言，永磁无刷直流电动机控制器结构已有多种形式，由最初复杂的模拟
式到近来以单片机为核心的数字式，新型电机控制专用芯片的出现，给无刷直流电机
调速装置设计带来了极大的便利，这种集成模拟控制芯片控制功能强、保护功能完善、
工作性能稳定，组成的系统所需外围电路简单、抗干扰能力强、特别适用于对控制器
体积、价格性能比要求较高的场合。然而专用控制芯片优点固然多，但往往价格比较
昂贵，在一些控制要求精度不是很高的场合，就需要能有一种工作稳定、价格又比较
低廉的控制器。本设计就是基于此市场需求，详细介绍了一种基于普通的 STC89C52
单片机作为主控芯片的无刷直流电动机控制器的设计。
1.2 研究概况及发展趋势
无刷直流电动机是在有刷直流电动机的基础上发展起来的，这一渊源关系从其名
称中就可以看出来。有刷直流电动机从19世纪40年代出现以来，以其优良的转矩控制
特性，在相当长的一段时间内一直在运动控制领域起主导作用。但是，有机械接触电
刷换向器降低了系统的可靠性，使得其在很多场合中无法使用。为了取代有刷直流电
动机的机械换向装置，人们进行了长期的探索。很早就有人提出了用整流管代替有刷
直流电动机的机械电刷，从而诞生了无刷直流电机的基本思想。
1.2.1 无刷直流电机在国外的发展概况
1955年美国的D.Harrison等首次申请了用晶体管换相线路代替有刷直流电动机
的机械电刷的专利，标志着现代无刷直流电动机的诞生。无刷直流电动机的发展在很
大程度上取决于电力电子技术的进步，当时大功率开关器件仅处于初级发展阶段，可
靠性差，价格昂贵，加上永磁材料和驱动控制技术水平的制约，使得无刷直流电动机
自发明以后的一个相当长的时间内，性能都不理想，只能停留在实验室阶段，无法推
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