伴随着社会主义可持续经济的快速发展，无刷直流电动机发展迅速，它凭借电子换相代替机械式换相的方式在各种电机当中脱颖而出。因为是运用电子进行换相操作，所以它的调速性能十分优异同时其结构却很简单明了，且拥有可靠的运行，损坏后维修起来也方便。本文根据已有的永磁无刷直流电动机硬件，对其控制系统的软件部分进行设计。文章开头对电动汽车的发展前景、意义以及电机的特点进行综述，接着详细对电机的工作原理进行阐述，然后选择合适的电动机以后，就进行软件设计。软件采用模块化结构设计，并结合主程序和各中断子程序的流程图对电机的软件进行介绍。最后借助Matlab/Simulink工具进行建模和仿真，并进行调试分析。关键词 永磁无刷直流电机，主程序，中断服务程序，仿真
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 无刷直流电机的特点 2
1.4 论文研究主要内容 3
2 BLDCM的工作原理及其数学模型 3
2.1 BLDCM驱动系统的基本结构 3
2.2 永磁无刷直流电机工作原理 4
2.3 BLDCM的数学模型的计算 6
3 控制系统软件设计 8
3.1 程序中数的定标和精度选取 8
3.2 BLDCM控制系统的软件结构 8
3.3 主程序模块 9
3.3.1 DSP初始化 10
3.3.2 捕获当前转子位置 10
3.4 中断服务程序模块 11
3.4.1 位置捕获中断服务子程序 11
3.4.2 电流采样中断服务子程序 12
3.4.3 溢出中断服务子程序 14
3.4.4 故障保护中断子程序 14
4 基于Simulink的BLDCM控制系统的建模和仿真 15
4.1 Matlab/Simulink软件介绍 15
4.2 建模方法分析及模型建立 15
4.2.1 电机本体模块 16
4.2.2 转速和电流控制模块 16
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.2.3 逻辑换相模块 17
4.2.4 逆变模块 18
4.3 仿真结果 19
总 结 21
致 谢 22
参 考 文 献 23
附 录 25
1 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
伴随着社会经济的可持续性发展，科技的不断地创新，能源危机越发明显，环境污染等问题也日益显著。然而传统汽车所使用地燃油发动机对能源地消耗和对环境地污染显而易见。根据统计，地球上的石油储备严重不足，按目前消耗速度来讲石油还能支持人类消耗95年[1]。所以，电动汽车的兴起也是因为它消耗能源较少和对环保而不可阻挡。而且汽车工业在制造业占据重要地位，其发展也将能够推动新动能的进步以此代替旧的动能，使能源发展踏上新的征程 [2]。我国政府也对电动汽车的创兴发展保持着鼓励态度，对此也颁布了一系列好的政策，而在这些政策的刺激下，新能源车企也就不断地对其技术的创新的投入以及对充电设施的建设。在电动汽车的制造中，电动机作为汽车的动力机构，其动力性也就决定了电动汽车地动力性，所以电机的研究就显得至关重要[3]。
现如今大多数电动汽车使用的是有刷直流电动机。有刷直流电动机由于电刷换相会伴随着许多不必要的损耗，这也使得电动汽车发展缓慢。然而无刷直流电动机却能够很好的克服这个缺点，那是因为它打破常规，改用电子控制器来对电机进行换向，这就很好的就觉了损耗的问题，而且无刷直流电机驱动系统运转效率高，速度调节也更方便快捷，其结构也更简单、维护更方便、噪音更低，所以无刷直流电机就能够在电动汽车的动力领域应用也就越发的广泛[4]。
1.2 国内外研究现状
电动机一般有以下几大类：有刷直流电动机、普通同步电动机、异步电动机和拉丝磁铁电动机。由于电机产品的不断创新发展，到现在为止电动机还被应用于各个机械中。表面永磁同步电动机是从上个世纪80年代初步进入市场[5]。之后又通过近十年的研究和开发，开关磁阻电机、内置式永磁同步电机和最新的同步磁阻电机也逐步进入商用市场，并且在电动汽车与混合动力汽车上得到了应用。根据电动汽车、混合动力车型的发展和应用，与其他国家相比，日本的生产水平与市场状况良好，再考虑到生产研发成本，先选用感应电机[6]。然而近些年来，在日产电动汽车型号中，永磁同步电机被用作主流电动机。与日本相比，近年来美国和欧洲开发的大部分电动汽车都使用交流感应电动机[7]。因为，交流感应电动机主要优点是各项性能优良，其性价比也很高；缺点是起动转矩小。
相比于国外电动机来说，国内驱动电机行业是电机业中相对较小的行业，但是制造它的入门要求却是不易达到的，主要作为电机行业的细化领域，并非主流。主要是因为国内市场刚处于起步阶段，这一行业总体上规模并不是很大。但是驱动电机作为电动汽车转换能源的工具，也就意味着其必须具有高效率和高适应性。由于空间和车辆销售价格的影响，电机的高密度，小型化，轻量化，低噪音和低成本也必须考虑[8]。
1.3 无刷直流电机的特点
无刷直流电机如果对其进行分类，那么它就属于永磁同步电动机当中的一种。它作为科技进步的产物，和其他电动机相比，它最大特点就是转子选用永磁体，也就不像其它那些又机械式接触结构的电动机一样存在激磁损耗；电枢绕组大多装在外面的定子上，散热变得更为简单，其热阻值也就相应减小。因此，无刷直流电机就不会产生换向火花，不产生无线电干扰，使用寿命就增长，运行可靠，维护起来简单方便[9]。
1821年，人类发明了第一架永久磁铁励磁的电动机。这台电动机的诞生也就意味着当时人们进入电气化时代。但是因为在当时那个年代，永磁体的磁性不高，所以相应的。用的永磁体就很多，这也就使得制作的电动机太大，所以后来电流励磁电动机一出现就将原来的永久磁铁励磁电动机给淘汰了。而到了1960年以后，出现了一种磁性很强，而且具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积的永磁材料，后来人们将其命名为稀土衫钴永磁材料。人们用这种材料制成电动机后，电机运行更高效且节能[10]。
无刷直流电动机（BLDCM）系统是一种自控变频调速的同步电机控制系统[11]。由于其中的变频装置也有所不同，所以在进行划分又有直流式与交流式这两种。前者变频器供电方式是交流直流交流，而后者则是交流交流。高功率同步机通常与晶闸管交流变换器或交流直流交流变换器相结合。而中小型同步电动机却只是选用和晶体管交流直流交流变频器组成自控式变频同步电机[12]。

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