基于stm32的直流無刷電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)-開題報(bào)告

畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題目：基于STM32的直流無刷電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院：學(xué)生姓名：學(xué)號：指導(dǎo)老師：完成時(shí)間：

一、畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容、探討意義及預(yù)期目標(biāo)：課題設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：以嵌入式MCU為限制器，利用電力電子變換技術(shù)設(shè)計(jì)限制無刷直流電動機(jī),設(shè)計(jì)完成直流無刷限制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的速度連續(xù)可調(diào)，并對電機(jī)的速度進(jìn)行測量，隨著負(fù)載的變更，電機(jī)的速度要能跟隨限制的要求可調(diào)。探討意義：在電氣時(shí)代的今日，電動機(jī)始終在現(xiàn)代化的生產(chǎn)和生活中起著非常重要的作用。無論是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，交通運(yùn)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運(yùn)用著各種各樣的電動機(jī)。而隨著限制智能化，儀器小型化，功耗微小化等對設(shè)備要求的日益苛刻，把單片機(jī)特殊是高速的嵌入式處理器應(yīng)用于電動機(jī)的限制也越來越成為探討的焦點(diǎn)。無刷直流電動機(jī)的主要特點(diǎn)：高效率：無刷直流電動機(jī)轉(zhuǎn)子上既無銅耗也無鐵耗，其效率比同容量異步電動機(jī)提高5%-12%。功率因子高：無刷直流電動機(jī)無需吸取激磁電流，功率因子接近1。啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動電流小：無刷直流電動機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)整特性與他激直流電動機(jī)樞控時(shí)相應(yīng)特性類似，所以它的啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動電流小，調(diào)整范圍寬，但沒有因電刷換向器引起的缺點(diǎn)，電子換向取代了機(jī)械換向。電動機(jī)出力高：該電動機(jī)的體積和最高工作轉(zhuǎn)速相同時(shí)，較異步電動機(jī)輸出功率提高30%。適應(yīng)性強(qiáng)：電源電壓偏離額定值+10%或-15%，環(huán)境溫度相差40K以及負(fù)載轉(zhuǎn)矩從0—100%額定轉(zhuǎn)矩波動時(shí)，無刷直流電動機(jī)的實(shí)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±1%?？傊?，無刷直流電動機(jī)本身固有的優(yōu)勢，必將使之應(yīng)用于社會生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，以體現(xiàn)出不同的功能，達(dá)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限制系統(tǒng)的探討，對于直流無刷電機(jī)的應(yīng)用，有著實(shí)際的意義和肯定的應(yīng)用價(jià)值。預(yù)期目標(biāo)：設(shè)計(jì)完成一款基于STM32嵌入式處理器的無刷直流電動機(jī)限制器。系統(tǒng)主要包括電源電路、CPU限制電路、愛護(hù)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(jì)，軟件設(shè)計(jì)，最終完成軟硬件聯(lián)合調(diào)試，使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。二、擬采納的技術(shù)路途、探討方法及步驟：技術(shù)路途：限制系統(tǒng)各元器件對比選型。主要是進(jìn)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(jì)選型，愛護(hù)電路的設(shè)計(jì)選型。限制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。圖1系統(tǒng)硬件圖STM32通過接受給定速度限制信號計(jì)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(jī)轉(zhuǎn)動，位置傳感器無刷直流電機(jī)的位置信號經(jīng)過反饋給STM32，限制信號計(jì)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)。限制系統(tǒng)軟件電路設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)的程序均采納C語言編寫，采納keil公司出品的開發(fā)環(huán)境MDK，編寫各部分軟件程序，調(diào)試，完成軟件的編寫。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(jìn)行調(diào)試，對各個(gè)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，找到最適合的參數(shù)，制成一款無刷電機(jī)限制器，完成本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)任務(wù)。探討方法：調(diào)查探討，查閱資料，找到各種不同的限制方案，找出最適合本設(shè)計(jì)的方案。試驗(yàn)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。軟件平臺設(shè)計(jì)，通過電路設(shè)計(jì)軟件，把設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)化為實(shí)物。步驟：先對變頻器的特點(diǎn)和運(yùn)用技術(shù)進(jìn)行了解和駕馭，選取合適本設(shè)計(jì)的變頻器；進(jìn)行主控模塊電路的設(shè)計(jì)，然后再進(jìn)行連接部分電路，主控芯片編程并調(diào)試，實(shí)現(xiàn)限制功能整體聯(lián)調(diào)，并完成整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，達(dá)到預(yù)期功能和目的。三、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度安排：起止時(shí)間：2015年10月25日至2016年5月30日2015.10.25-2015.11.6檢索有關(guān)書籍、資料，完成開題報(bào)告；2015.11.6-2016.1.11學(xué)習(xí)STM32相關(guān)學(xué)問，了解無刷直流電動機(jī)的原理2016.1.12-2016.2.25完成系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)，繪制原理圖2016.2.25-2016.4.10整個(gè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)（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論文答辯打算。論文答辯：2016年5月30日之前 四、所需條件及落實(shí)措施：理論基礎(chǔ)：常用無刷直流電機(jī)的逆變器采納三相橋式主回電路的限制方式一般有2種：二二導(dǎo)通模式和三三導(dǎo)通模式，依據(jù)圖2換相時(shí)序圖可知，這兩種工作方式，一個(gè)周期都存在6種導(dǎo)通狀態(tài)，以60°電角度為間隔變更。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，使限制更為簡潔。所以本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采納的是傳統(tǒng)的二二導(dǎo)通模式，即隨意時(shí)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)通依次依次是：T6、T1->T1、T2->T2、T3->T3、T4->T4、T5->T5、T6。每個(gè)功率管導(dǎo)通120°電角度，之間間隔60°電角度，并處于關(guān)斷狀態(tài)，可以很好的避開死區(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(shí)刻精精確定就成為了調(diào)速限制的重中之重。圖2直流無刷電動機(jī)的工作原理設(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(jī)、導(dǎo)線若干、電子元器件若干。所需軟件：軟件有兩種KeiluVision4MDK作為軟件編寫的工具軟件，另一種為protel99se是一款電路板設(shè)計(jì)軟件。4落實(shí)措施：設(shè)備可以找試驗(yàn)室借用或者購買，工具軟件從網(wǎng)絡(luò)中下載安裝或者在試驗(yàn)室中進(jìn)行設(shè)計(jì)。元器件從網(wǎng)上購買。廣泛查閱文獻(xiàn)資料，閱讀相關(guān)書籍，確定選題；深化淺出，遇到難題應(yīng)當(dāng)向老師或者專業(yè)人員進(jìn)行請教；理清思路，明確范圍和框架、留意重點(diǎn)和難點(diǎn)的突破技術(shù)攻關(guān)。設(shè)計(jì)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(jì)。想要設(shè)計(jì)硬件實(shí)物和文章，請?zhí)詫毸褜さ赇仭跋蛉湛娮庸ぷ魇摇被虼蜷_五、參考文獻(xiàn)：[1]李崇堅(jiān).大功率溝通電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的探討.電力電子.2010/01[2]李強(qiáng).無位置傳感器無刷直流電動機(jī)運(yùn)行理論和限制系統(tǒng)探討[D].南京:東京高校.2005:25-29[3]葉賢森,劉敬彪,于海濱.基于STM32F103的深海遠(yuǎn)程電機(jī)限制系統(tǒng).電子器件,2010:32-47[4]李寧,基于MDK的STM32處理器開發(fā)應(yīng)用[M].北京:北京航空航天高校出版社.2008:57-74[5]盧靜,陳非凡,張高飛等.基于單片機(jī)的無刷直流電動機(jī)限制系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào).2002:32-47[6]王勇,呂征宇.端電壓比較法干脆找尋無刷直流電機(jī)換相點(diǎn)及其戰(zhàn)波調(diào)速[J].微特電機(jī).2003:74-83[7]沈建新,呂曉春,杜軍紅.無傳感器無刷直流電機(jī)三段式起動技術(shù)的深化分析[J],微特電機(jī).1998:46-75[8]金來專.基于STM32微限制器的溝通電機(jī)變頻調(diào)速試驗(yàn)系統(tǒng).茂名學(xué)院學(xué)報(bào)200