基于STM32无位置传感器无刷直流电机控制器设计

论文摘要

传统汽车的冷却系统系统采用机械能作为水泵控制的动力源存在的诸多弊端,运用独立电机的水泵电控单元成为了发展趋势。而无刷直流电机则凭借着其固有的优势成为了动力源的首选。本课题就是以无刷直流水泵电机为控制对象,采用无位置传感器检测技术,开发基于STM32微处理器的无刷直流电机控制器。文中首先对无刷直流电机控制器的历史和发展趋势进行了介绍。然后对无刷直流电机的控制原理,无位置检测技术和常用的控制策略进行了描述与分析。明确了无刷直流电机控制器的功能需求,提出了采用反电动势检测技术的无刷直流电机驱动器双闭环控制的整体设计方案,并给出了关键器件的选型。运用Altium Designe软件设计完成了STM32控制板的硬件设计。在软件开发调试方面,程序实现了系统和控制主程序的的初始化;起动模块实现了开环条件下的三段式起动,能准确的切换到闭环控制模式;实现了速度闭环和电流环的PID算法。保证电机能够平稳运行。最后通过CAN通信模块实现了水泵驱动器的调速功能。目前,该控制器已通过了东风汽车技术研发中心的验收,确定了其可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 无刷直流电机发展概况
• 1.3 课题研究的来源及意义
• 2 无刷直流电机系统的工作原理和控制方法
• 2.1 无刷直流电机的基本工作原理
• 2.2 无位置传感器无刷直流电机的控制方法
• 2.3 无刷直流电动机起动方法
• 2.4 本章小结
• 3 无刷直流电机控制器的总体设计
• 3.1 水泵控制系统的组成
• 3.2 无刷直流电机控制器需求和功能分析
• 3.3 控制系统关键器件选择
• 3.4 本章小结
• 4 无刷直流电机控制器的硬件设计
• 4.1 控制系统总体构架
• 4.2 微处理器控制电路设计
• 4.3 电源电路设计
• 4.4 功率驱动模块电路设计
• 4.5 通信接口
• 4.6 J-LINK 仿真接口
• 4.7 硬件抗干扰设计
• 4.8 本章小结
• 5 无刷直流电机控制器的软件设计
• 5.1 软件开发环境
• 5.2 背景主程序
• 5.3 主控制程序设计
• 5.4 CAN 通信设计
• 5.5 软件抗干扰设计
• 5.6 本章小结
• 6 无刷直流电机控制器测试
• 6.1 实验平台测试
• 6.2 CAN 通信模块测试
• 5.6 本章小结
• 7 总结与展望
• 致谢
• 参考文献