基于DSP的无刷直流电机的控制系统设计Design of brushless DC motor contro

论文题目：基于DSP的无刷直流电机的控制系统设计Design of brushless DC motor control system based on DSP 
论文语种：中文
您的研究方向：电气工程及其自动化
是否有数据处理要求：否
您的国家：中国
您的学校背景：上海交通大学（网络教育）
要求字数：8000字
论文用途：本科毕业论文
是否需要盲审（博士或硕士生有这个需要）：否

补充要求和说明

基于DSP的无刷直流电机的控制系统设计Design of brushless DC motor control system based on DSP 

摘要：无刷直流电机具有结构简单、维修维护便捷以及运转安全可靠的优点，已经广泛地应用于各个领域中。DSP芯片是可以依据无刷直流电机控制特点研发的，能够满足无刷直流电机的控制需求。首先，无刷直流电机控制系统概况，分别讨论了无刷直流电机的发展沿革，无刷直流电机的主要控制技术以及无刷直流电机控制系统研制的意义。其次，分析了无刷直流电机的基本结构和工作原理，并且研究了无刷直流电机的理论模型。接着，进行了无刷直流电机控制系统的硬件设计，讨论了DSP芯片的发展历程以及其基本特点。设计了基于TMS320LF2407A的无刷直流电机控制系统的硬件，讨论的硬件的总体设计，设计了主电路、TMS320LF2407A控制模块、驱动电路以及检测和保护电路。最后，进行了基于DSP的无刷直流电机控制系统的软件设计，讨论了软件开发平台和程序设计思想。
关键词：无刷直流电机；DSP芯片；硬件设计；软件设计

Abstract: the brushless DC motor has the advantages of simple structure, convenient repair and maintenance and safe and reliable operation of the advantages, has been widely applied in various fields. The DSP chip is based on brushless DC motor control characteristics of the R & D, can meet the control requirements of Brushless DC motor. First of all, the brushless DC motor control system, the development history of the brushless DC motor are discussed, the main control technology of Brushless DC motor and the brushless DC motor control system development. Secondly, analyzes the basic structure and the work principle of Brushless DC motor, and studies the theory model of Brushless DC motor. Then, the hardware design of Brushless DC motor control system, discussed the development process of DSP chip and its basic characteristics. Design of TMS320LF2407A brushless DC motor control system based on the hardware design, discusses the hardware, designing the main circuit, TMS320LF2407A control module, drive circuit, detection and protection circuit. Finally, the software design of brushless DC motor control system based on DSP is designed, and the software development platform, and the design concept of program.
Key words: brushless DC motor; DSP chip; hardware design; software design;

近年来，电力电子技术不断发展，新型的永磁材料不断研制成功，无刷直流电机有了长足的发展。无刷直流电机具有结构简单、维修维护便捷以及运转安全可靠的优点，同时无刷直流电动机也具备效率高和调速性能好的优势，，因此，广泛地应用于各个领域中。
无刷直流电机的控制经历了模拟电路、集成电路、数模控制电路以及全数字化控制电路几个阶段。目前，以数字信号处理器（DSP）为核心的控制电路是无刷直流电动机控制器的首选。DSP芯片是可以依据无刷直流电机控制特点研发的，具有许多优点，例如，运算速度快、具有集成的数/模转换器、PWM脉冲发生器以及数字I/O等，能够满足无刷直流电机的控制需求。此外，DSP具备强大的事件管理器，能够执行高精度的复杂算法。因此，设计以DSP为核心的控制系统能够有效地应用于无刷直流电机控制。

1、无刷直流电机控制系统概况

1.1. 无刷直流电机的发展概况
一个多世纪以来，电动机作为机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域及人们的日常生活之中。电动机的主要类型有：同步电动机、异步电动机与直流电动机三种，其容量小到几瓦，大道上千万瓦。众所周知，电动机具有运动效率高和调速性能好等诸多优点，但传统的直流电动机均采用电刷，以机械方法进行换向，因而存在相对的机械磨擦，由此带来了噪声、火花、无线电干扰以及寿命短等致命弱点，再加上制造成本高及维修困难等缺点，从而大大限制了它的应用范围，致使目前工农业生产上，大多数均采用三相异步电动机。
随着社会生产力的发展，人们生活水平的提高，需要不断地开发各种新型电动机。科学技术的进步，新技术新材料的不断涌现，更促进了电动机产品的不断推陈出新。针对上述传统直流电动机的弊病，早在本世纪30年代，就有人开始研制以电子换向来代替电刷机械换向的无刷直流电动机，并取得了一定的成果。但由于当时的大功率电子器件仅处于初级发展阶段，没能找到理想的电子换向元器件。使得这种电动机只能停留在实验室阶段，无法推广使用。1995年，美国的D.哈里森等人首次申请了应用晶体管换向代替电动机机械换向的专利，这就是现代无刷直流电动机的雏形，但由于电动机尚无起动转矩而不能产品化。尔后又经过人们多年的努力，借助于霍尔元件来实现换向的无刷直流电动机终于在1962年问世，从而开创了无刷直流电动机产品化的新纪元。70年代以来，随着电力电子工业的飞速发展，许多新型的高性能半导体功率器件，如GTR、MOSFET、IGBT等相继出现，以及高性能的永磁材料，如杉钻、钦铁硼等的问世，均为无刷直流电动机的广泛应用奠定了坚实的基础。

2、无刷直流电机的结构和工作原理
3、基于DSP的无刷直流电机控制系统硬件设计
4、基于DSP的无刷直流电机控制系统软件设计

5、结论

无刷直流电机在电机驱动、机器人等领域已经得到了广泛地应用，具有较高的可靠性和较好的调速控制性能。此外电力电子技术、DSP技术以及控制技术有了质的飞跃，从而为无刷直流电机的控制系统提供有利的开发平台。
（1）系统的分析了无刷直流电机的工作原理，性能参数以及控制模型；
（2）在理论分析的前提下，利用TMS320LF2407A芯片设计了无刷直流电机控制系统的硬件，同时，设计了无刷直流电机的软件，分别设计主程序和两个中断子程序。

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