1、本科毕业设计 (论文 )开题报告 电子信息 工程 无刷直流电机控制器的设计 一、课题研究意义及现状 当前， 随着保护环境、节约能源的呼声日益高涨 ， 无污染、能源可多样化配置的新型交通工具引起了人们的普遍关注，同时也得到了极大的发展，电动自行车便是其中之一。由于电子控制技术的不断发展， 使得对大量应用的电动机性能、质量的要求越来越高，如：低噪声、高性能、长寿命、小型化、高效节能的要求。 而无刷直流电动机既具备交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，又具备直流电动机的运行效率高、调速性能好等诸多特点， 同时克服了有刷直流电机由于机械电刷和换向器的存在所带来的噪声、火花、无线电干扰以
2、及寿命短等弊病，所以以无刷直流电机作为电动马达的电动自行车产品逐渐受到消费者的青睐 8。鉴于无刷直流电机的上述优点以及无刷直流电机作为控制对象的电动自行车在消费市场的巨大潜力，本设计试以 C51 单片机为主控制芯片，设计一款无刷直流电机控制器。 电机分为直流电机、同步电机和异步电机，在我国三种电机的生产分工较为明确，无刷直流电机是三种电机的集合，是电机发展的高层次产品，代表电机的发展方向。目前无刷直流电机研究刚刚起步，主要集中在高 等学校，如浙江大学、北京航空航天大学、上海交通大学等，均在进行 1.5kw 以下样机的研究试验，清华大学正在做 15KW 电机的样机实验，中科院正在做 28 KW
3、电机的样机实验。在企业中生产高性能、大容量这种电机的厂家还没有，只有生产结构简单、性能较低、容量在 0.2KW 以下、用于电动自行车电机的厂家。国际发达国家对无刷直流电机的研制与中国大体相当，但像美国、日本在无刷直流电机控制方面比中国先进 8。 二、课题研究的主要内容和预期目标 本课题的主要内容是设计一个实用可靠的方案， 实现对电动自行车用无刷直流电机的控 制。 基本要求如下： 1、了解无刷直流电机的工作原理、控制方式以及无刷直流电机控制器的软硬件设计方案； 2、硬件设计的组成部分有电压检测电路、电流检测电路、霍尔位置检测电路、驱动信号预处理电路、功率驱动电路、过流保护电路等模块电路组成； 3
4、、软件设计则通过由硬件采集到得位置信号、电流信号、刹车信号、过流信号、欠压信号等，通过 51 单片机的处理，分别作出换相、同步整流、 PWM 调制、刹车、过流保护、欠压保护等一些相应的输出动作，以实现对无刷直流电机的控制的目的 。 三、 课题研究的方法及措施 课题研究的方法： 计划采用理 论分析研究与实验分析相结合的研究方法。 首先通过查找资料熟悉并掌握单片机 C8051 的基本原理，然后进行方案设计，在生产厂家进行了解。通过实践到厂里进行观察、调查、自己动手等方法来完成无刷电机驱动电路的设计。 课题研究的措施：查找相关资料了解课题相关内容；设计出多个电路设计方案，并对方案进行对比分析，最终确
5、定最终方案，画出电路原理图；最后分析存在的问题然后进行改进，直到达到设计要求 。 四、课题研究进度计划 毕业设计期限：自 2011 年 9 月至 2012 年 5月。 第一阶段（ 4 周）：分析任务，收集资料，系统总体方案 设计，完成开题报告、文献综述、外文翻译 。 第二阶段（ 4 周）：设计无刷直流电机电路方案，画出电路原理图，撰写设计报告与论文。第三阶段（ 2 周）：论文修改。 五、参考文献 1 刘刚，王志强，房建成 . 永磁无刷直流电机控制技术与应用 M. 北京，机械工业出版社， 2008. 2 李海涛，仪维，吴筱坚等 . PIC单片机应用开发典型模块 M. 北京，人民邮电出版社，200
6、7. 3 三恒星科技 . PIC单片机易学通 M. 北京，人民邮电出版社， 2006. 4 杨耕，罗应立 . 电机与运行控制系 统 M. 北京，清华大学出版社， 2006. 5 张俊 . 匠人手记 一个单片机工作者的实践与思考 M. 北京，北京航空航天大学出版社， 2008. 6 肖玲妮，袁增贵 . Protel 99 SE印刷电路板设计教程 M. 北京，清华大学出版社， 2006. 7 谢渊斌 . 电动车无刷电机控制器软件设计要点 N. 电子报 2007 年合订本下册 . 8 牛海清，谢运祥 . 无刷直流电动机及其控制技术的发展 D. 微电机 -2002年 5期 . 9 刘佳峰，谢杨华 .
7、直流无刷电机换相时机的调整 EB/OL. 电机技术 -2006年 3期 . 10 孙欢庆，李桥梁 . MC33035在直流无刷电机控制中的应用 EB/OL. 电机技术 -2007年3期 . 11 葛小荣 王庆 . 电动自行车控制器 MOSFET驱动电路设计 EB/OL. 电动车情 商网 .2008. 12 Microchip PIC18F72 datasheetR ， 2002 Microchip Technology Inc. 13 Jim Simons . Mastering the PIC16C7X A/D ConverterR， 2002 Microchip Technology Inc. 14 IR2103(S) & (PbF) datasheetR， 15 G.Henneberger . Brushless motors for electric and hybrid vehicles. Machines and Drives for Electric and Hybrid VehiclesR. 1996
