基于stm32的直流無刷電動機調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計_開題報告

1、畢業(yè)設(shè)計開題報告題曰基于 STM32 的直流無刷電動機題曰：_調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計學院：學生 ：學號：指導(dǎo)教師：完成時間：一、畢業(yè)設(shè)計主要容、研究意義及預(yù)期目標：課題設(shè)計主要容：以嵌入式MCU為控制器，利用電力電子變換技術(shù)設(shè)計控制無刷直流電動機，設(shè)計 完成直流無刷控制系統(tǒng)，實現(xiàn)電動機的速度連續(xù)可調(diào)，并對電機的速度進行測量，隨 著負載的改變，電機的速度要能跟隨控制的要求可調(diào)。研究意義：在電氣時代的今天，電動機一直在現(xiàn)代化的生產(chǎn)和生活中起著十分重要的作用。無論是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，交通運輸，國防航空技術(shù)，醫(yī)療衛(wèi)生，商務(wù)與辦公設(shè)備，還是在 日常生活中的家用電器都大量的使用著各種各樣的電動機。而隨著控制智能化，儀器

2、小型化，功耗微小化等對設(shè)備要求的日益苛刻，把單片機特別是高速的嵌入式處理器 應(yīng)用于電動機的控制也越來越成為研究的焦點。無刷直流電動機的主要特點：高效率：無刷直流電動機轉(zhuǎn)子上既無銅耗也無鐵耗， 其效率比同容量異步電動機提高5%-12%功率因子高：無刷直流電動機無需吸取激磁 電流，功率因子接近1。啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動電流?。簾o刷直流電動機的機械特性和調(diào)節(jié) 特性與他激直流電動機樞控時相應(yīng)特性類似，所以它的啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動電流小，調(diào) 節(jié)圍寬，但沒有因電刷換向器引起的缺點，電子換向取代了機械換向。電動機出力高： 該電動機的體積和最高工作轉(zhuǎn)速相同時，較異步電動機輸出功率提高30%適應(yīng)性強：電源電壓偏離額定值+

3、10%或-15%，環(huán)境溫度相差40K以及負載轉(zhuǎn)矩從0100%額定轉(zhuǎn) 矩波動時，無刷直流電動機的實際轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)偏差，不大于設(shè)定轉(zhuǎn)速土1%總之，無刷直流電動機本身固有的優(yōu)勢，必將使之應(yīng)用于社會生產(chǎn)的各個領(lǐng)域， 以體現(xiàn)出不同的功能，達到不同的目的，收到相應(yīng)的效益。因此，本論文通過對直流 無刷控制系統(tǒng)的研究，對于直流無刷電機的應(yīng)用，有著實際的意義和一定的應(yīng)用價值。預(yù)期目標：設(shè)計完成一款基于STM32嵌入式處理器的無刷直流電動機控制器。系統(tǒng)主要包括電源電路、CPU控制電路、保護電路、驅(qū)動電路、測速電路、轉(zhuǎn)子位置檢測電路等。經(jīng)過系統(tǒng)硬件設(shè)計，軟件設(shè)計，最終完成軟硬件聯(lián)合調(diào)試，使系統(tǒng)穩(wěn)定運行。二、

4、擬采用的技術(shù)路線、研究方法及步驟：技術(shù)路線：1.控制系統(tǒng)各元器件對比選型。主要是進行MCU的選型，信號處理電路的器件選型，驅(qū)動隔離電路的選型, 驅(qū)動電路的選型，電源電路的設(shè)計選型，保護電路的設(shè)計選型。2.控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計。圖 1 系統(tǒng)硬件圖STM32通過接受給定速度控制信號計算PWM占空比。功率驅(qū)動模塊包括三 相橋式逆變電路，并通過STM32芯片給出的PWM信號驅(qū)動無刷直流電機轉(zhuǎn)動， 位置傳感器無刷直流電機的位置信號經(jīng)過反饋給STM32，控制信號計算PWM占空比，完成速度閉環(huán)，構(gòu)成完整的閉環(huán)的系統(tǒng)。3.控制系統(tǒng)軟件電路設(shè)計。本系統(tǒng)的程序均采用C語言編寫，采用keil公司出品的開發(fā)環(huán)境MDK

5、，編寫 各部分軟件程序，調(diào)試，完成軟件的編寫。4.系統(tǒng)軟硬件測試調(diào)試。軟件編寫完成后，下載到硬件電路上進行調(diào)試，對各個參數(shù)進行優(yōu)化，找到最適合的參數(shù)，制成一款無刷電機控制器，完成本設(shè)計的設(shè)計任務(wù)。研究方法:1、調(diào)查研究，查閱資料，找到各種不同的控制方案，找出最適合本設(shè)計的方案。2、實驗室硬件調(diào)試，畫出電路圖后，通過各元件的優(yōu)化測試，確定硬件方案。3、軟件平臺設(shè)計，通過電路設(shè)計軟件，把設(shè)計思想轉(zhuǎn)化為實物。步驟:先對變頻器的特點和使用技術(shù)進行了解和掌握，選取合適本設(shè)計的變頻器;整體聯(lián)調(diào)，并完成整個項目的設(shè)計，達到預(yù)期功能和目的。三、畢業(yè)設(shè)計進度計劃:1.2.進行主控模塊電路的設(shè)計，然后再進行連接部

6、分電路,3.主控芯片編程并調(diào)試，實現(xiàn)控制功能4.起止時間：2015年10月25日2015.10.25- 2015.11.6檢索有關(guān)書籍、資料，完成開題報告;2015.11.6 - 2016.1.11學習STM32相關(guān)知識，了解無刷直流電動機的原理2016.1.12 - 2016.2.25完成系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計，繪制原理圖2016.2.25 - 2016.4.10整個系統(tǒng)軟件設(shè)計（匯編語言及C語言編程），調(diào)試系統(tǒng)2016.4.11 - 2016.4.30文字錄入，排版，繪圖，論文整理及修改，論文初稿完成。2016.5.1 - 2016.5.25論文答辯準備。論文答辯：2016年5月30日之前四、

7、所需條件及落實措施：1.理論基礎(chǔ)：常用無刷直流電機的逆變器采用三相橋式主回電路的控制方式一般有2種：二二導(dǎo)通模式和三三導(dǎo)通模式，根據(jù)圖2換相時序圖可知，這兩種工作方式，一個周期 都存在6種導(dǎo)通狀態(tài)，以60電角度為間隔改變。由于兩種導(dǎo)通模式相比較，二二導(dǎo) 通較三三導(dǎo)通方式電磁轉(zhuǎn)矩更大，穩(wěn)定性更好，而且結(jié)合本文的反電動勢檢測法，使 控制更為簡單。所以本系統(tǒng)設(shè)計采用的是傳統(tǒng)的二二導(dǎo)通模式，即任意時刻都有而且 只有2只開關(guān)管導(dǎo)通。可以推出功率管的導(dǎo)通順序依次是：T6、T1- T1、T2- T2、T3- T3、T4 -T4、T5- T5、T6。每個功率管導(dǎo)通120。電角度，之間間隔60電角 度，并處于關(guān)

8、斷狀態(tài)，可以很好的避免死區(qū)的產(chǎn)生而發(fā)生主回路直通短路，此種工作 方式稱為兩相導(dǎo)通星型三相6狀態(tài)方式。由此可見逆變器功率管的換相時刻精準確定 就成為了調(diào)速控制的重中之重。圖2直流無刷電動機的工作原理2.設(shè)備和器材：示波器、萬用表、電烙鐵、焊錫絲、螺絲刀、直流無刷電動機、導(dǎo)線若干、電子元器件若干。3.所需軟件：軟件有兩種Keil uVision4 MDK作為軟件編寫的工具軟件，另一種為protel 99se是 一款電路板設(shè)計軟件。4落實措施：（1） 設(shè)備可以找實驗室借用或者購買， 工具軟件從網(wǎng)絡(luò)中下載安裝或者在實驗室中 進行設(shè)計。元器件從網(wǎng)上購買。（2） 廣泛查閱文獻資料，閱讀相關(guān)書籍，確定選題；

9、（3） 深入淺出，遇到難題應(yīng)該向老師或者專業(yè)人員進行請教；（4） 理清思路，明確圍和框架、注意重點和難點的突破技術(shù)攻關(guān)。（5） 設(shè)計原理圖，畫PCB圖，制作成電路板，寫作、修改、定稿，完成畢業(yè)設(shè)計。想要設(shè)計硬件實物和文章，請?zhí)詫毸阉鞯赇?向日葵電子工作室”或打開https:/shop69798265.taobao./?spm=a230r.7195193.1997079397.55.IDEozx五、參考文獻：1崇堅大功率交流電機變頻調(diào)速技術(shù)的研究電力電子.2010/012強.無位置傳感器無刷直流電動機運行理論和控制系統(tǒng)研究D.:東京大學.2005:25-293葉賢森,敬彪,于海濱.基于STM32F103的深海遠程電機控制系統(tǒng).電子器件,2010:32-474寧，基于MDK的STM32處理器開發(fā)應(yīng)用M.:航空航天大學.2008:57-745盧靜,非凡,高飛等.基于單片機的無刷直流電動機控制系統(tǒng)設(shè)計機械工業(yè)學院學報.2002:32-47王勇呂征宇端電壓比較法直接尋找無刷直流電機換相點及其戰(zhàn)波