摘要: 在近年来，电动自行车已经成为人们不可或缺的一种交通工具。随着人们生活水平的提高，对电动自行车的性能提出了新的要求。作为电动自行车的动力源泉，其驱动电机由传统有刷直流电机发展到无刷直流电机。无刷直流电机启动转矩大、调速性能好、能量密度大、过载能力强、性能稳定、安全可靠,是电动汽车的理想驱动电机。它的这些优点使得电动自行车在转矩和使用寿命等方面都有了一定的改善。但是无刷直流电机的控制相对于有刷直流电机变得相对复杂。

本课题就电动车自行车驱动控制器进行设计和开发，以带位置传感器的无刷直流电机为驱动电机,以STM32单片机为控制芯片，三相桥式逆变电路为驱动电路。经过STM32的AD采集实现电动车转把速度给定，通过无刷直流电机的霍尔传感器给出电机转子位置信号和电机转速。最后利用STM32进行编程，实现对桥式电路的控制，从而实现电机的换相控制和速度计算。

关键词：无刷直流电机 STM32 单片机 三相桥式逆变电路 换相控制

目录

摘要

ABSTRACT

1  绪 论-1

1.1 电动车驱动国内外研究现状分析-1

1.2 本课题的目的和意义-2

2  无刷直流电机的结构、原理、基本方程-3

2.1 永磁无刷直流电机的结构-3

2.1.1 电机本体-3

2.1.2 电子换相线路-4

2.2 无刷直流电机的运行原理-5

2.2.1 换相基本原理-6

2.2.2 电枢绕组的联结方式-7

2.3 无刷直流电机的基本方程-8

2.3.1 永磁无刷直流电机三相定子电压平衡方程-8

2.3.2 无刷直流电机的电磁转矩-9

2.3.3 无刷直流电机的转子运动方程-9

2.4 无刷直流电机的动态传递函数-9

2.4.1 电压平衡方程-9

2.5 无刷直流电机的运行特性-11

2.5.1 无刷直流电机的机械特性-11

2.5.2 无刷直流电机的调节特性-12

3  无刷直流电机控制策略-13

3.1 无刷直流电机控制基本思想-13

3.2 导通方式的对比和选择-13

3.2.1 两两导通方式-14

3.2.2 三三导通方式-14

3.2.3 开关管导通方式的确定-14

3.3 无刷直流电机换相表的确定-14

3.4 无刷直流电机控制系统总体框图-15

4  无刷直流电机控制器的硬件设计-16

4.1 STM32F10VET6简单介绍-16

4.2 STM32控制器外围电路-16

4.2.1 转把输入部分-16

4.2.2 启动和刹车电路-17

4.2.3 复位电路-17

4.2.4 时钟源-17

4.2.5 启动方式选择电路-18

4.2.6 电源电路-19

4.3 逆变电路-19

4.3.1 功率MOSFET驱动电路-19

4.4 信号检测电路-21

5  无刷直流电机驱动器软件设计-22

5.1 程序设计开发软件简介-22

5.2 无刷直流电机控制系统程序-22

5.2.1 控制系统主控程序-22

5.2.2 系统启动和停车程序-23

5.2.3 换相程序-24

5.2.4 定时更新PWM占空比-26

5.2.5 程序设计总结-27

6  总 结-28

参考文献-29

致 谢-30