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最新電氣工程及其自動(dòng)化實(shí)習(xí)目的
一、實(shí)習(xí)目的
大學(xué)畢業(yè)之際，畢業(yè)實(shí)習(xí)是極為重要的實(shí)踐性學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，通過階段性時(shí)間的實(shí)習(xí)，為我們之后走向社會(huì)，接觸本工作，拓寬知識(shí)面，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)、鍛煉我們綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識(shí)，去獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題的能力，能夠?qū)⑺鶎W(xué)的專業(yè)理論知識(shí)運(yùn)用與實(shí)踐，在實(shí)踐中結(jié)合理論加深對(duì)其認(rèn)識(shí)和總結(jié)，再次學(xué)習(xí)，將專業(yè)知識(shí)與實(shí)際接軌，逐步認(rèn)識(shí)體會(huì)，從而更好地將所學(xué)的運(yùn)用到工作中去，接觸社會(huì)，認(rèn)識(shí)社會(huì)，體驗(yàn)生活，學(xué)會(huì)生活，學(xué)會(huì)生活，學(xué)會(huì)感悟，學(xué)會(huì)做事，學(xué)會(huì)與人相處，學(xué)會(huì)團(tuán)結(jié)協(xié)作，為以后畢業(yè)走上工作崗位打下一定的基礎(chǔ)。具體目的如下：
1.在圖書館查閱關(guān)于無(wú)刷直流電機(jī)設(shè)計(jì)方面的資料，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。
2.對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)所選題目—無(wú)刷直流電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)有初步的了解。
3.通過借鑒和分析關(guān)于無(wú)刷直流電機(jī)控制器方面的設(shè)計(jì)實(shí)例，從中學(xué)到無(wú)刷直流電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)過程及一般步驟。
二、實(shí)習(xí)單位
河南理工大學(xué)
三、實(shí)習(xí)任務(wù)
1、收集資料
在學(xué)校圖書館查找資料，了解自己所學(xué)專業(yè)的東西，并且確定自己的課題，得到相關(guān)的知識(shí)和能力，思考課題的內(nèi)容與方向，有針對(duì)性的收集資料，包括專業(yè)資料、工具資料和其他相關(guān)的資料。
2、設(shè)計(jì)初步方案
在收集完資料后可以初步確定自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)方案，并建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行原理分析、計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，這一項(xiàng)工作是繁瑣而艱巨的，需要不斷的補(bǔ)充知識(shí)修正設(shè)計(jì)結(jié)果。
3、撰寫《畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告》
做完上面的工作后，就需要及時(shí)的編寫《畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告》。這是對(duì)這段時(shí)間學(xué)習(xí)的全面總結(jié)，編寫實(shí)習(xí)報(bào)告，我們能夠重現(xiàn)自己學(xué)習(xí)的經(jīng)歷，重新匯總資料情況，這樣會(huì)給我們帶來(lái)設(shè)計(jì)靈感。認(rèn)認(rèn)真真完成實(shí)習(xí)報(bào)告后，我們就會(huì)對(duì)自己的課題有了全新的理解，后面的實(shí)際設(shè)計(jì)工作就會(huì)變得輕松。
四、實(shí)習(xí)內(nèi)容
1、熟悉無(wú)刷直流電機(jī)：
無(wú)刷直流電機(jī)即直流無(wú)刷電機(jī)。無(wú)刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。 無(wú)刷直流電機(jī)應(yīng)用及其廣泛，它可在家電、汽車、航空、醫(yī)療、工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備和儀器等各種各樣的行業(yè)中使用。無(wú)刷直流電機(jī)是指無(wú)電刷和換向器(或集電環(huán))的電機(jī)，是不用電刷進(jìn)行換向，而是采用電子器件進(jìn)行換向的。與有刷直流電機(jī)和異步電機(jī)相比，無(wú)刷直流電機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)，具體表現(xiàn)如下：
1、更好的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速特性;2、快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng);3、高效率;4、壽命長(zhǎng);5、工作無(wú)噪聲，性能可靠、永無(wú)磨損、故障率低;6、較高的轉(zhuǎn)速范圍。
1.1 工作原理
無(wú)刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。電動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對(duì)稱星形接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體 ，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動(dòng)器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng);接受位置傳感器信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，用來(lái)控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩;接受速度指令和速度反饋信號(hào)，用來(lái)控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速;提供保護(hù)和顯示等等。
直流電機(jī)具有響應(yīng)快速、較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、從零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速具備可提供額定轉(zhuǎn)矩的性能，但直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)也正是它的缺點(diǎn)，因?yàn)橹绷麟姍C(jī)要產(chǎn)生額定負(fù)載下恒定轉(zhuǎn)矩的性能，則電樞磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)須恒維持90°，這就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花、碳粉因此除了會(huì)造成組件損壞之外，使用場(chǎng)合也受到限制。交流電機(jī)沒有碳刷及整流子，免維護(hù)、堅(jiān)固、應(yīng)用廣，但特性上若要達(dá)到相當(dāng)于直流電機(jī)的性能須用復(fù)雜控制技術(shù)才能達(dá)到。現(xiàn)今半導(dǎo)體發(fā)展迅速功率組件切換頻率加快許多，提升驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能。微處理機(jī)速度亦越來(lái)越快，可實(shí)現(xiàn)將交流電機(jī)控制置于一旋轉(zhuǎn)的兩軸直角坐標(biāo)系統(tǒng)中，適當(dāng)控制交流電機(jī)在兩軸電流分量，達(dá)到類似直流電機(jī)控制并有與直流電機(jī)相當(dāng)?shù)男阅堋?/p>
此外已有很多微處理機(jī)將控制電機(jī)必需的功能做在芯片中，而且體積越來(lái)越小;像模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、脈沖寬度調(diào)制等。直流無(wú)刷電機(jī)即是以電子方式控制交流電機(jī)換相，得到類似直流電機(jī)特性又沒有直流電機(jī)機(jī)構(gòu)上缺失的一種應(yīng)用。
1.2 結(jié)構(gòu)
直流無(wú)刷電機(jī)是同步電機(jī)的一種，也就是說電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速受電機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度及轉(zhuǎn)子極數(shù)(p)影響：n=120.f / p。在轉(zhuǎn)子極數(shù)固定情況下，改變定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的頻率就可以改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。直流無(wú)刷電機(jī)即是將同步電機(jī)加上電子式控制(驅(qū)動(dòng)器)，控制定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的頻率并將電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速回授至控制中心反復(fù)校正，以期達(dá)到接近直流電機(jī)特性的方式。也就是說直流無(wú)刷電機(jī)能夠在額定負(fù)載范圍內(nèi)當(dāng)負(fù)載變化時(shí)仍可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)子維維持一定的轉(zhuǎn)速。
直流無(wú)刷驅(qū)動(dòng)器包括電源部及控制部如圖 (1) ：電源部提供三相電源給電機(jī)，控制部則依需求轉(zhuǎn)換輸入電源頻率。
電源部可以直接以直流電輸入(一般為24v)或以交流電輸入(110v/220 v)，如果輸入是交流電就得先經(jīng)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)成直流。不論是直流電輸入或交流電輸入要轉(zhuǎn)入電機(jī)線圈前須先將直流電壓由換流器轉(zhuǎn)成3相電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。換流器一般由6個(gè)功率晶體管(q1～q6)分為上臂(q1、q3、q5)/下臂(q2、q4、q6)連接電機(jī)作為控制流經(jīng)電機(jī)線圈的開關(guān)。控制部則提供pwm(脈沖寬度調(diào)制)決定功率晶體管開關(guān)頻度及換流器換相的時(shí)機(jī)。直流無(wú)刷電機(jī)一般希望使用在當(dāng)負(fù)載變動(dòng)時(shí)速度可以穩(wěn)定于設(shè)定值而不會(huì)變動(dòng)太大的速度控制，所以電機(jī)內(nèi)部裝有能感應(yīng)磁場(chǎng)的霍爾傳感器，做為速度之閉回路控制，同時(shí)也做為相序控制的依據(jù)。但這只是用來(lái)做為速度控制并不能拿來(lái)做為定位控制。
1.3 特點(diǎn)
1、可替代直流電機(jī)調(diào)速、變頻器+變頻電機(jī)調(diào)速、異步電機(jī)+減速機(jī)調(diào)速;
2、具有傳統(tǒng)直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又取消了碳刷、滑環(huán)結(jié)構(gòu);
3、可以低速大功率運(yùn)行，可以省去減速機(jī)直接驅(qū)動(dòng)大的負(fù)載;
4、體積小、重量輕、出力大;
5、轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)異，中、低速轉(zhuǎn)矩性能好，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)電流小;
6、無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍廣，過載能力強(qiáng);
7、軟啟軟停、制動(dòng)特性好，可省去原有的機(jī)械制動(dòng)或電磁制動(dòng)裝置;
8、效率高，電機(jī)本身沒有勵(lì)磁損耗和碳刷損耗，消除了多級(jí)減速耗，綜合節(jié)電率可達(dá)20%~60%。
9、可靠性高，穩(wěn)定性好，適應(yīng)性強(qiáng)，維修與保養(yǎng)簡(jiǎn)單;
10、耐顛簸震動(dòng)，噪音低，震動(dòng)小，運(yùn)轉(zhuǎn)平滑，壽命長(zhǎng);
11、不產(chǎn)生火花，特別適合爆炸性場(chǎng)所，有防爆型;
12、根據(jù)需要可選梯形波磁場(chǎng)電機(jī)和正弦波磁場(chǎng)電機(jī)。
1.4 應(yīng)用
無(wú)刷直流電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛，如汽車、工具、工業(yè)工控、自動(dòng)化以及航空航天等等�？偟膩�(lái)說，無(wú)刷直流電機(jī)可以分為以下三種主要用途：
持續(xù)負(fù)載應(yīng)用：主要是需要一定轉(zhuǎn)速但是對(duì)轉(zhuǎn)速精度要求不高的領(lǐng)域，比如風(fēng)扇、抽水機(jī)、吹風(fēng)機(jī)等一類的應(yīng)用，這類應(yīng)用成本較低且多為開環(huán)控制。
可變負(fù)載應(yīng)用：主要是轉(zhuǎn)速需要在某個(gè)范圍內(nèi)變化的應(yīng)用，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速特性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間特性有更高的需求。如家用器具中的、甩干機(jī)和壓縮機(jī)就是很好的例子，汽車工業(yè)領(lǐng)域中的油泵控制、電控制器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制等，這類應(yīng)用的系統(tǒng)成本相對(duì)更高些。
定位應(yīng)用：大多數(shù)工業(yè)控制和自動(dòng)控制方面的應(yīng)用屬于這個(gè)類別，這類應(yīng)用中往往會(huì)完成能量的輸送，所以對(duì)轉(zhuǎn)速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和轉(zhuǎn)矩有特別的要求，對(duì)控制器的要求也較高。測(cè)速時(shí)可能會(huì)用上光電和一些同步設(shè)備。過程控制、機(jī)械控制和運(yùn)輸控制等很多都屬于這類應(yīng)用。
實(shí)用性新型無(wú)刷電機(jī)是與電子技術(shù)、微電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、自控技術(shù)以及材料科學(xué)等發(fā)展緊密聯(lián)系的。它不僅限于交直流領(lǐng)域，還涉及電動(dòng)、發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換和信號(hào)傳感等領(lǐng)域。在電機(jī)領(lǐng)域中新型無(wú)刷電機(jī)的品種是較多的，但性能優(yōu)良的無(wú)刷電機(jī)因受到價(jià)格的限制，其應(yīng)用還不十分廣泛。下面分別就主要的新型無(wú)刷電機(jī)進(jìn)行探索與研究。
1.5電機(jī)分類
1.5.1 直流電動(dòng)機(jī)
一般直流電動(dòng)機(jī)具有相同的工作原理和應(yīng)用特性，而其組成是不一樣的。除了電機(jī)本身外，前者還多一個(gè)換向電路，電機(jī)本身和換向電路緊密結(jié)合在一起。許多小功率電動(dòng)機(jī)的電機(jī)本身是與換向電路合成一體，從外觀上看直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)完全一樣。
直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的電機(jī)本身是機(jī)電能量轉(zhuǎn)換部分，它除了電機(jī)電樞、永磁勵(lì)磁兩部分外，還帶有傳感器。電機(jī)本身是直流無(wú)刷電機(jī)的核心，它不僅關(guān)系到性能指標(biāo)、噪聲振動(dòng)、可靠性和使用壽命等，還涉及制造費(fèi)用及產(chǎn)品成本。由于采用永磁磁場(chǎng)，使直流無(wú)刷電機(jī)擺脫一般直流電機(jī)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)，滿足各種應(yīng)用市場(chǎng)的要求，并向著省銅節(jié)材、制造簡(jiǎn)便的方向發(fā)展。永磁磁場(chǎng)的發(fā)展與永磁材料的應(yīng)用密切相關(guān)，第三代永磁材料的應(yīng)用，促使直流無(wú)刷電機(jī)向高效率、小型化、節(jié)能方向邁進(jìn)。
為了實(shí)現(xiàn)電子換向必須有位置信號(hào)來(lái)控制電路。早期用機(jī)電位置傳感器獲得位置信號(hào)，現(xiàn)已逐步用電子式位置傳感器或其它方法得到位置信號(hào)，最簡(jiǎn)便的方法是利用電樞繞組的電勢(shì)信號(hào)作為位置信號(hào)。
要實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制必須有速度信號(hào)。用獲得位置信號(hào)相近方法取得速度信號(hào)，最簡(jiǎn)單的速度傳感器是測(cè)頻式測(cè)速發(fā)電機(jī)與電子線路相結(jié)合。
直流無(wú)刷電機(jī)的換向電路由驅(qū)動(dòng)及控制兩部分組成，這兩部分是不容易分開的，尤其小功率用電路往往將兩者集成化成為單一專用集成電路。
在功率較大的電機(jī)中，驅(qū)動(dòng)電路和控制電路可各自成為一體。驅(qū)動(dòng)電路輸出電功率，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電樞繞組，并受控于控制電路。驅(qū)動(dòng)電路已從線性放大狀態(tài)轉(zhuǎn)成脈寬調(diào)制的開關(guān)狀態(tài)，相應(yīng)電路組成也從晶體管分立電路轉(zhuǎn)成模塊化集成電路。模塊化集成電路有功率雙極晶體管、功率場(chǎng)效應(yīng)管和隔離柵場(chǎng)效應(yīng)雙極晶體管等組成形式。雖然，隔離柵場(chǎng)效應(yīng)雙極晶體管價(jià)格較貴，但從可靠安全和性能角度看，選用它還是較合適的。
控制電路用作控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、電流(或轉(zhuǎn)矩)以及保護(hù)電機(jī)的過流、過壓、過熱等。上述參數(shù)容易轉(zhuǎn)成模擬信號(hào)，用此來(lái)控制較簡(jiǎn)單，但從發(fā)展來(lái)看，電機(jī)的參數(shù)應(yīng)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通過數(shù)字式控制電路來(lái)控制電機(jī)。當(dāng)前，控制電路有專用集成電路、微處理器和數(shù)字信號(hào)處理器等三種組成方式。在對(duì)電機(jī)控制要求不高的場(chǎng)合，專用集成電路組成控制電路是簡(jiǎn)單實(shí)用的方式。采用數(shù)字信號(hào)處理器組成控制電路是今后發(fā)展方向，有關(guān)數(shù)字信號(hào)處理器將在下面交流同步伺服電動(dòng)機(jī)中介紹。
在微小功率范疇直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)是發(fā)展較快的新型電機(jī)。由于各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域需要各自獨(dú)特的直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，所以直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的類型較多。大體上有計(jì)算機(jī)外存儲(chǔ)器以及VCD、DVD、CD主軸驅(qū)動(dòng)用扁平式無(wú)鐵心電機(jī)結(jié)構(gòu)，小型通風(fēng)機(jī)用外轉(zhuǎn)子電機(jī)結(jié)構(gòu)，家電用多極磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)及內(nèi)裝式結(jié)構(gòu)，電動(dòng)自行車用多極、外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)等等。上述直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的電機(jī)本身和電路均成一體，使用十分方便，它的產(chǎn)量也非常大。為了滿足大批量、低成本的市場(chǎng)需要，直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)必須要形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)。因此，直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)是一種高投入、高產(chǎn)出的行業(yè)。同時(shí)，我們應(yīng)該考慮到市場(chǎng)也在不斷地發(fā)展，如家用空調(diào)用電機(jī)正由3A轉(zhuǎn)向3D，需要大量的中小功率的直流無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，研究和開發(fā)中小功率的直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)也成當(dāng)務(wù)之急。
1.5.2 無(wú)刷電機(jī)
(BLDCM)是在有刷直流電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展來(lái)的，但它的驅(qū)動(dòng)電流是不折不扣的交流;無(wú)刷直流電機(jī)又可以分為無(wú)刷速率電機(jī)和無(wú)刷力矩電機(jī)。一般地，無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流有兩種，一種是梯形波(一般是“方波”)，另一種是正弦波。有時(shí)候把前一種叫直流無(wú)刷電機(jī)，后一種叫交流伺服電機(jī)，確切地講是交流伺服電動(dòng)機(jī)的一種。
無(wú)刷直流電機(jī)為了減少轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，通常采用“細(xì)長(zhǎng)”的結(jié)構(gòu)。無(wú)刷直流電機(jī)在重量和體積上要比有刷直流電機(jī)小的多，相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以減少40%—50%左右。由于永磁材料的加工問題，致使無(wú)刷直流電機(jī)一般的容量都在100kW以下。
這種電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度好，調(diào)速范圍廣，壽命長(zhǎng)，維護(hù)方便噪聲小，不存在因電刷而引起的一系列問題，所以這種電動(dòng)機(jī)在控制系統(tǒng)中有很大的應(yīng)用潛力。
電動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對(duì)稱星形接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動(dòng)器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng);接受位置傳感器信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，用來(lái)控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩;接受速度指令和速度反饋信號(hào)，用來(lái)控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速;提供保護(hù)和顯示等等。
由于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是以自控式運(yùn)行的，所以不會(huì)象變頻調(diào)速下重載啟動(dòng)的同步電機(jī)那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動(dòng)繞組，也不會(huì)在負(fù)載突變時(shí)產(chǎn)生振蕩和失步。
中小容量的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的永磁體，多采用高磁能積的稀土釹鐵硼(Nd-Fe-B)材料。因此，稀土永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的體積比同容量三相異步電動(dòng)機(jī)縮小了一個(gè)機(jī)座號(hào)。
近三十年來(lái)針對(duì)異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的研究，歸根到底是在尋找控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的方法，稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)必將以其寬調(diào)速、小體積、高效率和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速誤差小等特點(diǎn)在調(diào)速領(lǐng)域顯現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。
無(wú)刷直流電機(jī)因?yàn)榫哂兄绷饔兴㈦姍C(jī)的特性,同時(shí)也是頻率變化的裝置,所以又名直流變頻,國(guó)際通用名詞為BLDC.無(wú)刷直流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率,低速轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)速精度等都比任何控制技術(shù)的變頻器還要好,所以值得業(yè)界關(guān)注.本產(chǎn)品已經(jīng)生產(chǎn)超過55kW,可設(shè)計(jì)到400kW,可以解決產(chǎn)業(yè)界節(jié)電與高性能驅(qū)動(dòng)的需求。
2、了解PIC16F72單片機(jī)：
2.1 PIC16F72單片機(jī)的主要性能
首先我們對(duì)外部時(shí)鐘輸入：它的頻率是20MHz，其中有2K字14位寬的程序存儲(chǔ)空間，伴隨著128字節(jié)8位寬的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，另外還有8個(gè)中斷，3個(gè)8位I/O口以及PORTA、PORTB、PORTC。還有三個(gè)定時(shí)器模塊：TIMER0、TIMER1、TIMER2隨帶著一個(gè)CCP模塊;8位5通道的AD轉(zhuǎn)換器。
2.2 PIC16F72單片機(jī)的功能特性
(1)功能部件特性
·帶8位AID轉(zhuǎn)換輸入
·高驅(qū)動(dòng)電流，I/O腳可直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管(LED)顯示每個(gè)I/O引腳最大灌電流25mA;每個(gè)I/O引腳最大拉電流25mA
·雙向可獨(dú)立編程設(shè)置I/O引腳
·8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TMRO，帶8位預(yù)分頻
·有1路捕捉輸入/比較輸出/PWM輸出(CCP)
·16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TMR 1，睡眠中仍可計(jì)數(shù)
·8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 TMR2,帶有8位的周期寄存器及預(yù)分頻器和后分頻器
(2)微控制器特性
·內(nèi)置上電復(fù)位電路(POR)
·上電定時(shí)器，保障工作電壓的穩(wěn)定建立
·振蕩定時(shí)器，保障振蕩的穩(wěn)定建立
·斷電復(fù)位鎖定，即當(dāng)芯片電源電壓下降到某一值以后時(shí)，使芯片保持復(fù)位，當(dāng)電源電壓恢復(fù)正常后恢復(fù)運(yùn)行
·內(nèi)置自振式(RC振蕩)看門狗
·程序保密位，可防程序代碼的非法拷貝
·掉電保護(hù)電路
·在線串行編程
2.3 PIC16F72單片機(jī)的引腳排列
(1)MCLR:清除(復(fù)位)輸入。
其中MCLR為低電平時(shí)，對(duì)芯片復(fù)位;該管腳的電壓不能超過VDD，否則會(huì)進(jìn)入測(cè)試方式。
(2)RA0-RA5：雙向可編程，亦可作為并行口。
電池欠壓信號(hào)：電池電壓經(jīng)分壓后接單片機(jī)管腳3。
轉(zhuǎn)把復(fù)位信號(hào)：由單片機(jī)的第4腳讀入
剎車信號(hào)：剎車信號(hào)由單片機(jī)的第5腳讀入。
(3)OSC1、OSC2：為振蕩器晶振。
(4)RC0-RC7：數(shù)字I/O
(5)RB0-RB7：數(shù)字I/O
(6)VDD：+5V電壓輸入
2.4 PIC16F72單片機(jī)各個(gè)模塊的具體工作任務(wù)
最小系統(tǒng)模塊：引腳1相連的是復(fù)位電路，引腳1也是程序的高壓燒寫口;引腳9和引腳10分別是震蕩電路的輸入口和輸出口，連接的是16MHz的晶振;引腳20和引腳8、引腳19是電源電路部分，分別接5V電源和地。
功能模塊：模擬信號(hào)輸入處理模塊：模擬信號(hào)的處理主要是通過單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)的。引腳2檢測(cè)流過電機(jī)的電流信號(hào)并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)過運(yùn)算后用于控制PWM占空比，盡可能達(dá)到電機(jī)最合適的工作電流;引腳3檢測(cè)電源電壓，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后經(jīng)過運(yùn)算判斷電壓是否過低，以此為依據(jù)保護(hù)電池;引腳4檢測(cè)手柄的輸入電壓，單片機(jī)根據(jù)這個(gè)量調(diào)節(jié)電機(jī)輸出的總功率，從而調(diào)節(jié)電機(jī)的速度。
數(shù)字輸入信號(hào)處理模塊：引腳5處理剎車信號(hào)，平時(shí)處于高電平狀況，當(dāng)按下剎車開關(guān)時(shí)，變?yōu)榈碗娖�，這時(shí)單片機(jī)輸出剎車命令，只要當(dāng)引腳5恢復(fù)成高電平狀態(tài)時(shí)，在停止剎車動(dòng)作;引腳15、引腳16、引腳17分別輸入電機(jī)的霍爾位置信號(hào)，通過這三個(gè)信號(hào)的組合確定電機(jī)此時(shí)的轉(zhuǎn)子位置，并調(diào)整輸出的換相信號(hào)。引腳21為外部中斷引腳，平時(shí)處于高電平狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)過流時(shí)，輸入信號(hào)從高電平變?yōu)榈碗娖�，中斷�?biāo)志位置1，由于PIC16F72只有一級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)，所以當(dāng)中斷被其他中斷程序占用時(shí)，也應(yīng)定時(shí)檢查外部中斷標(biāo)志位，以免因中斷時(shí)間過長(zhǎng)而燒毀電機(jī)。
驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出模塊：引腳13輸出PWM信號(hào)，調(diào)節(jié)電機(jī)的速度和電樞電流;引腳23、引腳24、引腳25輸出逆變橋的下橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)，引腳26、引腳27、引腳28輸出逆變橋的上橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)。引腳22只在電樞電流比較大的情況下才使用。
以上是我在這次實(shí)習(xí)中著重學(xué)習(xí)的東西，其實(shí)還有很多，這里只是一些內(nèi)容比較重要，而且比較難的東西，自己在這段時(shí)間通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)無(wú)刷直流電機(jī)與PIC16F72單片機(jī)，使我重新認(rèn)識(shí)到了無(wú)刷直流電機(jī)與PIC16F72單片機(jī)的重要性，以及無(wú)刷直流電機(jī)在未來(lái)的發(fā)展前景，這更加堅(jiān)定了我學(xué)習(xí)無(wú)刷直流電機(jī)的決心，我相信經(jīng)過自己的學(xué)習(xí)，我會(huì)做出令自己滿意的無(wú)刷直流電機(jī)控制器。
五、實(shí)習(xí)總結(jié)及體會(huì)
實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。我們知道知識(shí)是人類進(jìn)步的階梯，而學(xué)習(xí)知識(shí)不僅僅靠從書本上獲取，而重要的是在于將所學(xué)用于實(shí)際生活之中。理論知識(shí)往往過于標(biāo)準(zhǔn)化，僅僅靠掌握理論，一點(diǎn)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)都沒有的話，事實(shí)上是沒有實(shí)際效應(yīng)的，現(xiàn)實(shí)中的事情往往是千變?nèi)f化的，運(yùn)用起來(lái)解決具體情況多半是教條的，而且也有很多的不足。無(wú)數(shù)事實(shí)證明：只有將理論知識(shí)與實(shí)踐很好的結(jié)合起來(lái)，才能將知識(shí)運(yùn)用到最高境界，為了學(xué)有所長(zhǎng)，學(xué)有所用，為了將知識(shí)轉(zhuǎn)化為自己所真正擁有的能力，以及根據(jù)自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題內(nèi)容要求。我在這幾個(gè)星期的實(shí)習(xí)時(shí)間里，通過實(shí)習(xí)，我不僅提升了自己的知識(shí)水平，認(rèn)識(shí)到課堂上學(xué)習(xí)的不足，而且鍛煉了自己獨(dú)立思考和全面思考問題的能力：如用PIC16F72單片機(jī)做無(wú)刷直流電機(jī)控制器，要考慮的因素有很多，像PIC16F72芯片的引腳功能，更鍛煉了自己發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。這次實(shí)習(xí)加深了對(duì)以前學(xué)習(xí)知識(shí)的理解，也認(rèn)識(shí)到自己的不足：自己除了具有一定的理論基礎(chǔ)外，還有大量的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)十分欠缺，實(shí)際動(dòng)手能力也不足，知識(shí)面不夠?qū)�，�?duì)一些現(xiàn)在在工程實(shí)際中應(yīng)用的技術(shù)還不太了解，不能及時(shí)與市場(chǎng)需求對(duì)接，這些都需要在以后的實(shí)際工作中摸索和理解。在工作崗位上一定要謙虛謹(jǐn)慎，不斷的虛心學(xué)習(xí)，只有這樣，才會(huì)有助于自己未來(lái)在專業(yè)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和發(fā)展。通過實(shí)習(xí)，不僅讓我收獲到了許多知識(shí)，更重要的是認(rèn)識(shí)到了自己的不足，找到了一名學(xué)生與一名職業(yè)人的差距，我會(huì)繼續(xù)努力，重點(diǎn)是彌補(bǔ)自己的不足，不斷提高專業(yè)技能，擴(kuò)寬自己的知識(shí)面，使自己早日成為符合社會(huì)和市場(chǎng)需要的專業(yè)技術(shù)人才。
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