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目：基于STM32的直流无刷电动机调速系统设计学院：学生姓名：学号：指导老师：完成时间：

一、毕业设计主要内容、探讨意义及预期目标：课题设计主要内容：以嵌入式MCU为限制器，利用电力电子变换技术设计限制无刷直流电动机,设计完成直流无刷限制系统，实现电动机的速度连续可调，并对电机的速度进行测量，随着负载的变更，电机的速度要能跟随限制的要求可调。探讨意义：在电气时代的今日，电动机始终在现代化的生产和生活中起着非常重要的作用。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运用着各种各样的电动机。而随着限制智能化，仪器小型化，功耗微小化等对设备要求的日益苛刻，把单片机特殊是高速的嵌入式处理器应用于电动机的限制也越来越成为探讨的焦点。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整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，调整范围宽，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限制系统的探讨，对于直流无刷电机的应用，有着实际的意义和肯定的应用价值。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限制器。系统主要包括电源电路、CPU限制电路、爱护电路、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、拟采纳的技术路途、探讨方法及步骤：技术路途：限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，爱护电路的设计选型。限制系统硬件电路设计。图1系统硬件图STM32通过接受给定速度限制信号计算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，限制信号计算PWM占空比，完成速度闭环，构成完整的闭环的系统。限制系统软件电路设计。本系统的程序均采纳C语言编写，采纳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。系统软硬件测试调试。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，制成一款无刷电机限制器，完成本设计的设计任务。探讨方法：调查探讨，查阅资料，找到各种不同的限制方案，找出最适合本设计的方案。试验室硬件调试，画出电路图后，通过各元件的优化测试，确定硬件方案。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：先对变频器的特点和运用技术进行了解和驾驭，选取合适本设计的变频器；进行主控模块电路的设计，然后再进行连接部分电路，主控芯片编程并调试，实现限制功能整体联调，并完成整个项目的设计，达到预期功能和目的。三、毕业设计进度安排：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相关学问，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论文答辩打算。论文答辩：2016年5月30日之前 四、所需条件及落实措施：理论基础：常用无刷直流电机的逆变器采纳三相桥式主回电路的限制方式一般有2种：二二导通模式和三三导通模式，依据图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°电角度为间隔变更。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，使限制更为简洁。所以本系统设计采纳的是传统的二二导通模式，即随意时刻都有而且只有2只开关管导通。可以推出功率管的导通依次依次是：T6、T1->T1、T2->T2、T3->T3、T4->T4、T5->T5、T6。每个功率管导通120°电角度，之间间隔60°电角度，并处于关断状态，可以很好的避开死区的产生而发生主回路直通短路，此种工作方式称为两相导通星型三相6状态方式。由此可见逆变器功率管的换相时刻精精确定就成为了调速限制的重中之重。图2直流无刷电动机的工作原理设备和器材：示波器、万用表、电烙铁、焊锡丝、螺丝刀、直流无刷电动机、导线若干、电子元器件若干。所需软件：软件有两种KeiluVision4MDK作为软件编写的工具软件，另一种为protel99se是一款电路板设计软件。4落实措施：设备可以找试验室借用或者购买，工具软件从网络中下载安装或者在试验室中进行设计。元器件从网上购买。广泛查阅文献资料，阅读相关书籍，确定选题；深化浅出，遇到难题应当向老师或者专业人员进行请教；理清思路，明确范围和框架、留意重点和难点的突破技术攻关。设计原理图，画PCB图，制作成电路板，写作、修改、定稿，完成毕业设计。想要设计硬件实物和文章，请淘宝搜寻店铺“向日葵电子工作室”或打开五、参考文献：[1]李崇坚.大功率沟通电机变频调速技术的探讨.电力电子.2010/01[2]李强.无位置传感器无刷直流电动机运行理论和限制系统探讨[D].南京:东京高校.2005:25-29[3]叶贤森,刘敬彪,于海滨.基于STM32F103的深海远程电机限制系统.电子器件,2010:32-47[4]李宁,基于MDK的STM32处理器开发应用[M].北京:北京航空航天高校出版社.2008:57-74[5]卢静,陈非凡,张高飞等.基于单片机的无刷直流电动机限制系统设计.北京机械工业学院学报.2002:32-47[6]王勇,吕征宇.端电压比较法干脆找寻无刷直流电机换相点及其战波调速[J].微特电机.2003:74-83[7]沈建新,吕晓春,杜军红.无传感器无刷直流电机三段式起动技术的深化分析[J],微特电机.1998:46-75[8]金来专.基于STM32微限制器的沟通电机变频调速试验系统.茂名学院学报200