1.4  论文主要内容

    本文的主要内容如下：

（1）第一章绪论部分主要阐述了力矩电机发展历史、现状和选题的意义；

（2）第二章分析无刷直流电机的结构组成和工作原理；

（3）第三章是无刷直流电机速度控制和力矩控制的理论基础；

（4）第四章是无刷直流电机控制系统的仿真；

（5）第五章是直流电机控制系统的硬件和软件设计。

第2章  直流力矩电机驱动的组成和工作原理

2.1  无刷直流力矩电机的特点

无刷直流力矩电机与有刷直流电机同样具有良好的控制性能和相似的机械特性。相比之下永磁无刷电机具有力矩系数大、过载能力强、散热条件好、没有换向火花、电磁干扰小、可靠性高、控制灵活等优点。所以近来在高精度伺服领域，特别是高精度伺服转台上永磁无刷直流力矩电机得到了广泛应用。

2.2  无刷直流力矩电机的组成

从结构上，无刷直流力矩电机可分为电机本体，位置传感器和逆变器三部分，如下图2-1所示。

 图2-1  无刷直流力矩电机的功能组成

电动机的本体由定子和转子两部分组成，其定子绕组一般制成多相（三相、四相、五相不等），各相连接成星形或三角形。转子由永磁材料按一定极对数p(2p＝2，4，…)组成；位置传感器在直流无刷电动机中起着检测转子磁极位置信息的作用，为逻辑开关电路提供正确的换相信息，即将转子磁钢极的位置信息转换成电信号，然后去促使定子绕组换相。位置传感器的种类较多，却各具特点，应用较为广泛的有电磁式、光电式和磁敏式；逆变器的作用是根据位置传感器的信息适时地改变内部开关的开合状态，达到换相的目的，从而使电机能持续运转下去。逆变器的驱动方式主要有半桥驱动和全桥驱动。相数、磁极对数、驱动方式和位置传感器的选择对电机的运行的性能、成本、可靠性等方面有很大的影响。源.自/751·论\文'网·www.751com.cn/

本文的研究对象选择目前应用最广泛的两相导通星型三相六状态下的直流无刷电机系统，其原理图如图 2-2 所示。电机的定子绕组分别为AA′相、BB′相、CC′相，三相在A′、B′、C′三点星形连接在一起，另外的A、B、C 三点分别连接到逆变器的三组开关电路上。逆变器采用全桥驱动的方式，由六个开关管组成电桥，其中Q1，Q3，Q5处于上半桥，而Q2，Q4，Q6处于下半桥。位置传感器采用霍尔式位置传感器，其具有结构简单、价格便宜、体积小、安装灵活方便、易于机电一体化等优点。为了分析方便又不失合理性，将霍尔式的位置传感器简化为在圆盘上间隔 120°分布的磁敏接收元件VA，VB，VC，每当转子磁极经过霍尔传感器附近时，它们便会发生一个高电平或低电平信号，表示北磁极或南磁极正经过该传感器。根据这三个霍尔传感器信号的组合，就能决定换向的精确顺序。控制器接收三个接收元件的位置信号，并依此控制六个开关管的开合状态，使电机适时换相，连续不断地运转。