直流无刷电机控制器设计及在滚筒洗衣机中的应用
发布时间：2021-01-19 05:37
随着经济的发展和人们节能意识的提高,绿色环保的家电受到了人们极大的欢迎。滚筒洗衣机作为日常的清洁工具,不仅节能节电,而且低碳环保。滚筒洗衣机的运转主要依靠控制系统的运行,其控制系统的优劣直接决定了滚筒洗衣机整体性能的好坏。直流无刷电机控制系统能够满足滚筒洗衣机高能效、低噪音的需求,以其具有的简单的结构、较长的寿命和速度调节性能好等优点,在滚筒洗衣机中被广泛使用。论文对直流无刷电机的结构组成以及运行原理进行了介绍,并构建了直流无刷电机的数学模型,给出了数学方程。详细介绍了矢量控制的原理,通过对不同矢量控制策略比较,采用矢量控制对电机定子电流进行解耦,使用Clark变换和Park变换进行了坐标系的转换。分析了空间矢量脉宽调制控制（SVPWM）的原理和实现方法,通过SVPWM算法,生成高精度的PWM波,为控制系统的软件设计提供了理论基础。论文基于ST公司的STM32芯片完成了应用于滚筒洗衣机的直流无刷电机控制器的硬件设计,实现了以VIPER12A芯片和TPS54331芯片为核心的系统开关电源设计,解决了电机控制电路对STM32核心电路的干扰问题。硬件设计电路主要包括STM32外围接口、IPM...
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
空间电压矢量扇区图
济南大学硕士学位论文21图3.5空间电压矢量扇区图refU为期望的电压矢量，在得到了所在扇区的位置之后，需要对refU进行合成，然后计算其他矢量的作用时间。下面以第一扇区为例，输出电压坐标合成图如下图3.6所示。图3.6第一扇区输出电压的坐标合成图refU的合成公式为：64ref3sin3cos320132sincosTUTUTUTUUSddS(3.13)经过整理后得：
直流无刷电机控制器设计及在滚筒洗衣机中的应用26芯片型号较多、使用功耗较孝研究成本较小等优点，满足家电、工业、医疗等场所的应用需求[38]。本系统的控制芯片采用STM32F103RBT6芯片，该芯片拥有丰富的IO端口，适合用于电机控制。该芯片拥有64脚、128KB程序存储容量，较多的外设资源，如高精度的ADC模块以及可以输出PWM波形的定时器等资源[39]，主频最高可倍频至72MHz，满足本系统的设计要求。STM32控制电路是STM32最小系统的设计，目的是确保控制芯片正常运行。STM32芯片的供电电压是DC3.3V，其接口电路功能主要有时钟电路设计、电源电路设计、JTAG电路设计等，STM32外围接口电路如下图4.2所示。图4.2STM32外围接口电路4.1.2IPM驱动电路由于STM32芯片输出的六路PWM信号电流太小，不能直接用于驱动大功率开关器件，因此信号需要通过功率电路进行放大，放大之后的信号才可以驱动大功率电机。本系统的驱动电路采用的是IR公司IRAM136-1061A2驱动模块，IRAM136-1061A2是一种智能功率模块，集成度高，保护多，内部集成了六块高功率低功耗的IGBT，且额定电流10A，额定电压可达到600V[40,41]。该模块将三相逆变器、保护电路和驱动电路整合在一块芯片上，其工作频率最大为20KHz，带有门极驱动、六路PWM输出，并有温度较高、电压较孝电流较大以及故障保护功能。在工业应用中主要应用于对电机的控制，如滚筒洗衣机、风扇、电车等驱动控制。IRAM136-1061A2结构图如下图4.3所示。可以看到三相逆变器和栅极驱动芯片整
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STM32的无刷直流电机控制系统[J]. 童宏伟,张莉萍,申景双,解大,陈宇晨. 传感器与微系统. 2019(07)
[2]无刷直流电机SVPWM控制器的设计[J]. 王丁军,赵涛,朱爱华,刘汉忠,徐宏健. 微电机. 2019(05)
[3]不同驱动方式对无刷直流电机性能的研究[J]. 靖文,王影星. 电气传动. 2019(05)
[4]基于FOC SDK的无刷直流电机无传感器系统设计[J]. 王炳雅. 科技与创新. 2018(18)
[5]滚筒洗衣机高洗净性能的开发[J]. 林一斌,陈英,楼武雷,吕钢,闵敏. 家电科技. 2018(09)
[6]基于STM32的无刷直流电机SVPWM驱动电路设计[J]. 罗浩文,刘鑫,张欣,邢志方,韩建. 电子世界. 2018(11)
[7]无刷直流电机控制系统研究设计[J]. 段一品,王茂森,戴劲松. 机械制造与自动化. 2018(02)
[8]无刷直流电动机驱动控制方法研究[J]. 赵志芳. 微特电机. 2018(03)
[9]无刷直流电机模糊PID控制系统设计与仿真[J]. 张国栋,祁瑞敏. 煤矿机械. 2018(01)
[10]基于编码器测速的双闭环控制系统性能分析[J]. 陈思思,黄宣琳,黄永梅,唐涛. 国外电子测量技术. 2017(11)
硕士论文
[1]基于STM32的有感无刷直流电机正弦波控制系统设计[D]. 肖一鸣.广东工业大学 2018
[2]滚筒洗衣机用直流无刷电机控制系统的研究[D]. 王付兵.安徽理工大学 2017
[3]基于无刷直流电机的矿用蓄电池机车调速系统研究[D]. 程军辉.安徽理工大学 2016
[4]基于STM32的无刷直流电机控制系统设计[D]. 赵伟.南京信息工程大学 2016
[5]家用洗衣机直驱三相永磁同步电机的研究[D]. 刘超.沈阳工业大学 2013
[6]洗衣机用新型直流无刷电机控制系统的研究[D]. 黄腾云.上海交通大学 2013
本文编号：2986434
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
空间电压矢量扇区图
济南大学硕士学位论文21图3.5空间电压矢量扇区图refU为期望的电压矢量，在得到了所在扇区的位置之后，需要对refU进行合成，然后计算其他矢量的作用时间。下面以第一扇区为例，输出电压坐标合成图如下图3.6所示。图3.6第一扇区输出电压的坐标合成图refU的合成公式为：64ref3sin3cos320132sincosTUTUTUTUUSddS(3.13)经过整理后得：
直流无刷电机控制器设计及在滚筒洗衣机中的应用26芯片型号较多、使用功耗较孝研究成本较小等优点，满足家电、工业、医疗等场所的应用需求[38]。本系统的控制芯片采用STM32F103RBT6芯片，该芯片拥有丰富的IO端口，适合用于电机控制。该芯片拥有64脚、128KB程序存储容量，较多的外设资源，如高精度的ADC模块以及可以输出PWM波形的定时器等资源[39]，主频最高可倍频至72MHz，满足本系统的设计要求。STM32控制电路是STM32最小系统的设计，目的是确保控制芯片正常运行。STM32芯片的供电电压是DC3.3V，其接口电路功能主要有时钟电路设计、电源电路设计、JTAG电路设计等，STM32外围接口电路如下图4.2所示。图4.2STM32外围接口电路4.1.2IPM驱动电路由于STM32芯片输出的六路PWM信号电流太小，不能直接用于驱动大功率开关器件，因此信号需要通过功率电路进行放大，放大之后的信号才可以驱动大功率电机。本系统的驱动电路采用的是IR公司IRAM136-1061A2驱动模块，IRAM136-1061A2是一种智能功率模块，集成度高，保护多，内部集成了六块高功率低功耗的IGBT，且额定电流10A，额定电压可达到600V[40,41]。该模块将三相逆变器、保护电路和驱动电路整合在一块芯片上，其工作频率最大为20KHz，带有门极驱动、六路PWM输出，并有温度较高、电压较孝电流较大以及故障保护功能。在工业应用中主要应用于对电机的控制，如滚筒洗衣机、风扇、电车等驱动控制。IRAM136-1061A2结构图如下图4.3所示。可以看到三相逆变器和栅极驱动芯片整
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STM32的无刷直流电机控制系统[J]. 童宏伟,张莉萍,申景双,解大,陈宇晨. 传感器与微系统. 2019(07)
[2]无刷直流电机SVPWM控制器的设计[J]. 王丁军,赵涛,朱爱华,刘汉忠,徐宏健. 微电机. 2019(05)
[3]不同驱动方式对无刷直流电机性能的研究[J]. 靖文,王影星. 电气传动. 2019(05)
[4]基于FOC SDK的无刷直流电机无传感器系统设计[J]. 王炳雅. 科技与创新. 2018(18)
[5]滚筒洗衣机高洗净性能的开发[J]. 林一斌,陈英,楼武雷,吕钢,闵敏. 家电科技. 2018(09)
[6]基于STM32的无刷直流电机SVPWM驱动电路设计[J]. 罗浩文,刘鑫,张欣,邢志方,韩建. 电子世界. 2018(11)
[7]无刷直流电机控制系统研究设计[J]. 段一品,王茂森,戴劲松. 机械制造与自动化. 2018(02)
[8]无刷直流电动机驱动控制方法研究[J]. 赵志芳. 微特电机. 2018(03)
[9]无刷直流电机模糊PID控制系统设计与仿真[J]. 张国栋,祁瑞敏. 煤矿机械. 2018(01)
[10]基于编码器测速的双闭环控制系统性能分析[J]. 陈思思,黄宣琳,黄永梅,唐涛. 国外电子测量技术. 2017(11)
硕士论文
[1]基于STM32的有感无刷直流电机正弦波控制系统设计[D]. 肖一鸣.广东工业大学 2018
[2]滚筒洗衣机用直流无刷电机控制系统的研究[D]. 王付兵.安徽理工大学 2017
[3]基于无刷直流电机的矿用蓄电池机车调速系统研究[D]. 程军辉.安徽理工大学 2016
[4]基于STM32的无刷直流电机控制系统设计[D]. 赵伟.南京信息工程大学 2016
[5]家用洗衣机直驱三相永磁同步电机的研究[D]. 刘超.沈阳工业大学 2013
[6]洗衣机用新型直流无刷电机控制系统的研究[D]. 黄腾云.上海交通大学 2013
本文编号：2986434
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