基于stm32的直流无刷电动机调速系统设计 - 开题报告

毕业设计开题报告

题

基于STM32的直流无刷电动机目： 调速系统设计

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西昌学院毕业论文(设计)开题报告 猕猴桃开发利用综述

一、毕业设计主要内容、研究意义及预期目标： 课题设计主要内容： 以嵌入式MCU为控制器，利用电力电子变换技术设计控制无刷直流电动机,设计完成直流无刷控制系统，实现电动机的速度连续可调，并对电机的速度进行测量，随着负载的改变，电机的速度要能跟随控制的要求可调。 研究意义： 在电气时代的今天，电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用。无论是在农业生产，交通运输，国防航空技术，医疗卫生，商务与办公设备，还是在日常生活中的家用电器都大量的使用着各种各样的电动机。而随着控制智能化，仪器小型化，功耗微小化等对设备要求的日益苛刻，把单片机特别是高速的嵌入式处理器应用于电动机的控制也越来越成为研究的焦点。 无刷直流电动机的主要特点：高效率：无刷直流电动机转子上既无铜耗也无铁耗，其效率比同容量异步电动机提高5%-12%。功率因子高：无刷直流电动机无需吸取激磁电流，功率因子接近1。启动转矩大，启动电流小：无刷直流电动机的机械特性和调节特性与他激直流电动机枢控时相应特性类似，所以它的启动转矩大，启动电流小，调节范围宽，但没有因电刷换向器引起的缺点，电子换向取代了机械换向。电动机出力高：该电动机的体积和最高工作转速相同时，较异步电动机输出功率提高30%。适应性强：电源电压偏离额定值+10%或-15%，环境温度相差40K以及负载转矩从0—100%额定转矩波动时，无刷直流电动机的实际转速与设定转速的稳态偏差，不大于设定转速±1%。 总之，无刷直流电动机本身固有的优势，必将使之应用于社会生产的各个领域，以体现出不同的功能，达到不同的目的，收到相应的效益。因此，本论文通过对直流无刷控制系统的研究，对于直流无刷电机的应用，有着实际的意义和一定的应用价值。 预期目标： 设计完成一款基于STM32嵌入式处理器的无刷直流电动机控制器。系统主要包括1

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基于STM32的直流无刷电动机调速系统设计

电源电路、CPU控制电路、保护电路、驱动电路、测速电路、转子位置检测电路等。经过系统硬件设计，软件设计，最终完成软硬件联合调试，使系统稳定运行。 二、拟采用的技术路线、研究方法及步骤： 技术路线： 1. 控制系统各元器件对比选型。 主要是进行MCU的选型，信号处理电路的器件选型，驱动隔离电路的选型，驱动电路的选型，电源电路的设计选型，保护电路的设计选型。 2. 控制系统硬件电路设计。 电源电路复位、晶振电路调试电路STM32主控光耦隔离电路驱动电路电动机位置传感器模块 图1 系统硬件图 STM32通过接受给定速度控制信号计算 PWM 占空比。功率驱动模块包括三相桥式逆变电路，并通过 STM32 芯片给出的 PWM 信号驱动无刷直流电机转动，位置传感器无刷直流电机的位置信号经过反馈给 STM32 ，控制信号计算 PWM 占空比，完成速度闭环，构成完整的闭环的系统。 3. 控制系统软件电路设计。 本系统的程序均采用 C 语言编写，采用keil公司出品的开发环境MDK，编写各部分软件程序，调试，完成软件的编写。 4. 系统软硬件测试调试。 2 2

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软件编写完成后，下载到硬件电路上进行调试，对各个参数进行优化，找到最适合的参数，制成一款无刷电机控制器，完成本设计的设计任务。 研究方法： 1、 调查研究，查阅资料，找到各种不同的控制方案，找出最适合本设计的方案。 2、 实验室硬件调试，画出电路图后，通过各元件的优化测试，确定硬件方案。 3、 软件平台设计，通过电路设计软件，把设计思想转化为实物。 步骤： 1. 先对变频器的特点和使用技术进行了解和掌握，选取合适本设计的变频器； 2. 进行主控模块电路的设计，然后再进行连接部分电路， 3. 主控芯片编程并调试，实现控制功能 4. 整体联调，并完成整个项目的设计，达到预期功能和目的。 三、毕业设计进度计划： 起止时间：2015年 10月25日至2016年5月30日 2015.10.25- 2015.11.6 检索有关书籍、资料，完成开题报告； 2015.11.6 - 2016.1.11 学习STM32相关知识，了解无刷直流电动机的原理 2016.1.12 - 2016.2.25 完成系统硬件电路的设计，绘制原理图 2016.2.25 - 2016.4.10 整个系统软件设计（汇编语言及C语言编程），调试系统 2016.4.11 - 2016.4.30 文字录入，排版，绘图，论文整理及修改，论文初稿完成。 2016.5.1 - 2016.5.25 论文答辩准备。 论文答辩：2016年5月30日之前 四、所需条件及落实措施： 1. 理论基础： 常用无刷直流电机的逆变器采用三相桥式主回电路的控制方式一般有 2 种：二二 导通模式和三三导通模式，根据图2换相时序图可知，这两种工作方式，一个周期 都存在 6 种导通状态，以 60°电角度为间隔改变。由于两种导通模式相比较，二二导通较三三导通方式电磁转矩更大，稳定性更好，而且结合本文的反电动势检测法，使控制更为简单。所以本系统设计采用的是传统的二二导通模式，即任意时刻都有而3 3