无刷电机的proteaus仿真

华北科技学院毕业设计（论文）

运动方程为

Te?[eaia?ebib?e]?/c (2-2) ci?mTe?TL?B?m??J (2-3)

式中，B为阻尼系数，TL为负载转矩; J为转动惯量。上述两式表明，电动机反电势、相电流、转速与负载转矩存在着相互关系，一些变量具有时变特性，系统存在干扰等，传统的PID控制器难以适应。

2.5本章小结

本章主要分析直流无刷电动机的工作原理及控制过程同时介绍了无刷电动机的数学模型，并在此基础上对直流无刷电动机的机械特性、调节特性简单分析。分别与传统直流电动机和三相交流电机的机械特性作比较，突出无刷电机的优良性能。在最后得出其转矩方程和运动方程以便之后对系统能更好的分析设计。

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无刷直流电动机的控制与仿真

3 BLDC控制系统的硬件设计

硬件部分的组成框图如图3-1所示，主要部分由控制核心、转速显示部分、档位显示部分、按键检测部分、转速检测及反馈部分、电动机驱动电路，六部分构成。

按键检测AT89S52档位显示单片机（PID）转速显示AD1674转速反馈ID2101驱动电路无刷直流电动机

图3-1 无刷直流电动机控制系统硬件组成

3.1 控制核心及按键电路

控制核心采用Atmel公司的80C51芯片，80C51属于MCS-51系列单片机，80C51

有两个16位定时计数器，两个外中断，两个定时计数中断，及一个串行中断，并有4个8位并行输入口。80C51内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调电容外接，本系统中采用12MHz的晶振。由于80C51的系统性能满足系统数据采集及时间精度的要求，而且产品产量丰富来源广，应用也很成熟，故采用来作为控制核心。

图3-2为控制核心与按键检测部分的基本接线，图中C1~C3、R1、R2、CY构成了单片机最小系统，CY是12MHZ的石英晶振。复位电路采用按键复位。图中B1~B5是5个自复位按钮。

由于所需按键比较少，采用独立按键，使用点动开关分别实现启动（OPEN）、加速（UP）减速（DOWN）、反转（CPL）、停止（CLOSE）。

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图3-2 主控芯片及按键部分

在本次设计中使用了80C51的外部中断接口0（INT0）用作按键检测（见图3-3），通过四个与门构成中断触发电路，当有任何一个按键按下去时tap端都会产生下降沿从而引发中断。P0口用作数据输出总线，P2口用作地址输出总线（P2.0～P2.1档位显示，P2.2 pwm输出地址，P2.3转速检测地址，P2.4～P2.8转速输出显示地址）

图3-3 按键检测部分

3.2 转速显示部分及档位显示部分

显示部分均采用7端共阴极二极管配合74LS373的led静态显示，这是因为对无刷电动机控制需要严格的时间控制，虽然动态显示的硬件连接简单而且功耗低，但是由于其需要一定的延时消除“残影”故不能采用。

74ls373为三态输出的八 D 锁存器，当三态允许控制端 OE 为低电平时，Q0～Q7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当 OE 为高电平时，Q0～Q7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端 LE 为高电平时，Q 随数据 D 而变。当 LE 为低电平时，D 被锁存在已建立的数据电平。当 LE 端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善 400mV。

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无刷直流电动机的控制与仿真

图3-4 74ls373真值表

图3-5 转速显示部分

图3-6 档位显示部分

上图均为无刷直流电动机控制系统的转速显示部分，其中，图3-5为转速显示，图

3-6为档位显示部分。图中每一个七段数码管均对应一个排阻（REP和RP），这是由于80C51的带负载能力不强，排阻用于作上拉电阻以增大电流，易于驱动发光二极管。

每一个数码管还对应接有一个74ls373，用于锁存需要数码管显示的数字段码，从而

实现静态显示，其中373的OE端直接接地，而其片选端CE用于做地址线决定哪个数码管选通。

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