永磁无刷直流电动机的设计和仿真研究-答辩PPT.ppt

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单/击/此/处/添/加/副/标/题
答辩人:孙晓霞
指导老师:吴建华教授
演讲人姓名
主要内容
发展状况和优点
控制系统的设计
数学模型和仿真模型
本体设计程序
结果分析
绕组电感的解析计算,及三相六状态下两两接通方式下的星形接法和三角形接法下的相电流波形
一 发展状况
1978年,MAC经典无刷直流电动机及其驱动器的推出 ,是电子换向的永磁无刷直流电动机真正进入实用阶段.
20多年以来，随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展，永磁无刷直流电动机得到了长足的发展。
1955年，美国 D·Harrison等人首次申请了应用晶体管换向代替电动机机械换向器换向的专利，这就是现代直流无刷电动机的雏形。
二 优点
运行效率高
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结构简单
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无励磁损耗
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运行可靠
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调速性能好
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维护方便
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三 结构及运行原理
图1永磁无刷直流电动机的结构原理图
直流电源
图2永磁无刷直流电动机的原理框图
功率开关
位置信号处理
永磁电机
位置传感器
（逆变器）、驱动电路和控制电路。

本文设计了以Microchip Technology公司的PIC16F877A为核心部件的控制系统。系统总体硬件框图如下图。
PIC
16F877A
永磁无刷直流电动机
转子位置检测及转速计算
隔离驱动电路
MOSFET功率主电路
过流欠压保护电路（IR2130）
四 控制系统的建立
器件名
用途
数量
PIC16F877A
接受输入，产生PWM波，与上位机通讯
1
ATF16V8B
组成解码器。输入为3相位置信号、正反、停机、PWM、保护信号；输出为6只MOSFET的导通信号
1
6N137
逻辑门输出光电耦合器，将驱动信号和主电路信号隔离
6
IR2130
组成过流欠压保护电路
1
稳压电源
提供+5V、+15V直流电压
1
IR540N
MOSFET，组成功率主电路
6
表1 构成硬件电路的主要元器件
五 数学模型
01
02
03
04
05
钕铁硼永久磁铁的磁导率与空气的磁导率相同，每相绕组的自感为一常数；
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三相定子绕组对称，Ra=Rb=Rc，La=Lb=Lc，Mab=Mbc=Mca；
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不考虑齿槽效应和磁路饱和；
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转子磁场为方波磁场（顶部宽度大于120o的梯形波）。
单击此处添加小标题
忽略磁滞、涡流、集肤效应和温度对参数的影响；
单击此处添加小标题
为了简化分析，做出以下假设：
添加标题
电压方程
电磁转矩方程
运动方程
添加标题
图3 永磁无刷直流电动机的磁场，反电动势和相电流波形
六 仿真模型
图4 PMBLDCM控制系统仿真建模组成框图
\Simulink环境下，在分析数学模型的基础上，提出了控制系统仿真模型的方法，系统设计框图如图7所示。