科创中国
电机控制器研制
发布时间:
2023-11-10
截止日期:2023-11-28
价格 双方协商
地区： 北京市 市辖区 海淀区
需求方： 清华**
行业领域
高新技术改造传统产业
需求背景
直流电动机作为机电能量转换的电气装置，因其机械特性优良、调速性能优越、可调速范围广、启动转矩大等优点，长期以来被广泛地应用于工业生产、社会生活、国 防科技等各个领域。有刷直流电机采用机械电刷进行换向，在进行换向时会产生电火花和电磁干扰，导致电刷和换向器磨损，故需经常进行维护，这些缺陷使得有刷直流电机的使用寿命短、控制精度不高。为了弥补有刷直流电机的不足之处，无刷直流电机应运而生，采用电子换向电路进行换向，不仅具有交流电机结构简单、能长时间稳定运行、便于维护、使用寿命长等一系列优点，而且继承了直流电机大扭矩、调速性能优越等优势，具有广阔的发展前景。 无刷直流电机因其运行效率高、可靠性好、调速性能优越、使用寿命长等诸多优点，受到很多行业的青睐，被广泛应用于工业控制、航空航天、家用电器、电动汽车以及机器人等领域。随着科学技术的发展和新材料的出现，无刷直流电机伺服系统正朝着智能化、小型化、集成化的方向发展，而传统的无刷直流电机伺服系统通常体积较大，应用较为不便，不符合消费者的需求。微处理器技术的快速发展、电机控制算法的广泛研究以及数字集成电路的大 量应用，大力助推了无刷直流电机伺服控制系统的发展。在工业控制、化工能源、医疗设备、家用电器、无人机、新能源汽车以及机器人等领域，无刷直流电机都得到广泛应用。
需解决的主要技术难题
1、由于所需要控制的三相无刷直流电机所具备的转速高(空载情况下最高 40000 rpm，带载情况下约18000 rpm) 、电流大(带载情况下母线电流约 50 A)，因此驱动电路是本项目研制的核心和难点。
2、由于受到电子元器件的限制，传统的三相无刷直流电机伺服系统采用控制器与驱动器分离的方式设计而成，通常体积较大，不便于安装和灵活使用。
3、控制器在流经大电流时会导致电路板整体发热发烫，温度较高时会影响整体电机运转，影响控制效果，需要采取耐高温焊接技术及对控制器设置有效的散热途径。
期望实现的主要技术目标
1、实现空载40000r/min，带载情况下18000r/min范围的稳定调速。
2、系统响应时间和调节时间较短，稳定运行时转速波动不超过15r/min
3、电机位置控制精度较高高，误差不超过***°，控制性能优越。
4、最小功率不小于800W，并进行赌转过流保护。
具有良好的使用寿命，且在使用寿命内故障率低于10%。
需求解析
解析单位：“科创中国”绿色建材产业科技服务团（中国空间科学学会） 解析时间：2023-11-13
陈雪
桂林电子科技大学
副教授
综合评价
1、未来直流无刷电机伺服控制系统将朝着集成化、智能化、小型化的方向发展，因此 对无刷直流电机驱控的研究有助于国内伺服控制系统和协作机器人的发展，具有重要的科研意义与商业价值。
2、无刷直流电机驱控一体化设计的核心是将电机的驱动器和控制器合二为一，将驱动器集成于控制器中能够减小电机伺服控制系统的体积，减少接线，便于模块化设计。由于控制器和驱动器集成为一体，有效地减少传统伺服控制系统内部接线，在信号传输过程中能够有效抑制串模干扰，大幅度提高系统的抗干扰能力和稳定性。
3、市场上无刷直流电机伺服控制系统多由国外企业研发，虽然控制精度较高，但价格较为昂贵。而国内产品的控制性能与国外相比差距较大，且控制系统体积较大，但国内对伺服电机的需求逐年递增，因此具备优秀的市场价值。
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