基于STM32的直流无刷无感电机的控制系统研究 - 图文

南 阳 理 工 学 院

本科生毕业设计（论文）

学 院 ： 电子与电气工程学院 专 业 ： 电子信息工程 学 生 ： 指导教师 ： 薛晓

完成日期 2014 年 5 月

南阳理工学院本科生毕业设计（论文）

直流无刷电机的控制系统设计与实现

Design of Brushless DC Motor Controller and Implementation

总 计： 21 页 表 格： 2 个 插 图： 27 幅

南 阳 理 工 学 院 本 科 毕 业 设 计（论文）

直流无刷电机控制系统设计与实现

Design of Brushless DC Motor Controller and Implementation

学 院（系）： 电子与电气工程学院 专 业： 电子信息工程 学 生 姓 名： 学 号： 指 导 教 师（职称）： 薛晓（讲师） 评 阅 教 师： 完 成 日 期：

南阳理工学院

Nanyang Institute of Technology

直流无刷电机控制系统设计与实现

直流无刷电机控制系统设计与实现

电子信息工程专业

[摘 要] 直流无刷无感直流电机具有体积小、调速性能好、重量轻、效率高等优点，目前在很多领域得到了的应用。本课题设计的是无刷无感直流电机的控制，包括无刷直流电机无位置传感器控制系统和无刷无感直流电机的基本结构、工作原理、数学模型等理论进行了分析和论述，为直流电机的控制提供理论依据。用matlab guide设计了上位机界面来进行PID参数的整定。

本课题设计了直流无刷电机的控制系统并进行了调试。用STM32进行控制。实验结果表明设计的转子位置检测可以很好的检测电机的反电势过零点信号，进而保证电机的正确换相和稳定运行。整个系统可以控制无刷无感直流电机顺利启动，并通过滑动变阻器实现电机的调速。

[关键词] 无刷直流电机；电机驱动；换相；反电势

Design of Brushless DC Motor Controller and Implementation

Electronic Information Engineering Specialty

Abstract: The brushless DC motors have the advantage of small,good debugging performance,low weight,and high efficiency. So it has been widely used now. And this restricts the industrial drive applications,After the attachment with sensorless control. This paper mainly reserches the sensorless control technology for BLDCM,designs and control BLDCM without position sensor. I use MATLAB guide to debug PID parameter.

designing a controller of brushless DC motor and do some experiments for this control system. I use the STM32 MCU as the core microprocessor of hardware system.The results of the experiment show that the rotor position detection system can perfectly detect the location of back-EMF zero-crossing signal,and ensuring the correct motor commutation and stable operation.The whole control system can control the brushless DC motor stating smoothly,and use the Sliding rheostat to achieve speed control.

Key words：Brushless dc motor； motor drive；commutation; back-emf

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直流无刷电机控制系统设计与实现

目 录

1 引言 .................................................................... 1

1.1 题目综述 .......................................................... 1 1.2 国内外研究状况 .................................................... 1 1.3 课题设计的主要内容 ................................................ 1 2 系统设计目标和设计方案 .................................................. 2

2.1系统设计目标 ...................................................... 2 2.2控制系统结构总体框图的设计 ........................................ 2 2.3硬件系统方案论证 .................................................. 3

2.3.1 控制器芯片选型 .............................................. 3 2.3.2 无刷直流电机的选型 .......................................... 3 2.3.3驱动电路的选型 .............................................. 4 2.3.4位置检测器件选型 ............................................ 4

3控制系统的工作原理和硬件设计 ............................................ 5

3.1直流无刷电机的工作原理 ............................................ 5 3.2无刷电机的反电势法位置检测原理 .................................... 6 3.3电源模块 .......................................................... 6 3.4 MCU控制模块 ...................................................... 7 3.5 IPM功率模块 ...................................................... 8 3.6反电势位置检测模块 ............................................... 10 3.7 隔离电路设计 ..................................................... 10 3.8 速度改变电路设计 ................................................. 11 4 系统软件设计 ........................................................... 11

4.1软件总体设计 ..................................................... 11 4.2软件总体设计流程图 ............................................... 12 4.3无刷无感直流电机开环启动模块 ..................................... 12 4.4无刷直流电机位置检测及电机转速模块 ............................... 13 4.5 AD采样改变PWM占空比模块 ........................................ 14 4.6 PID计算模块 ..................................................... 14 4.7 matlab gui 串行通信界面设计 ...................................... 15 5直流无刷无感电机测试结果及结果分析 ..................................... 16

5.1 H_PWM_L_PWM的波形 ............................................... 16

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