基于STM32的电动车用无刷直流电机调速装置制造方法及图纸

一种基于STM32的电动车用无刷直流电机调速装置，其特征在于：包括主控制电路，主控制电路连接驱动电路，驱动电路和整流电路分别与逆变电路相连，逆变电路连接电流检测电路，电流检测电路连接主控制电路；逆变电路连接转子位置检测电路，转子位置检测电路与位置传感器电路相连；位置传感器电路与主控制电路相连；上位机、键盘、预留接口电路分别连接主控制电路。本实用新型专利技术的有益效果是：实现了无刷直流电机运行的平稳控制，使调速系统的硬件电路设计得到了简化；实现了转速‑电流的双闭环控制；简化了控制电路，降低了应用成本，增强了控制系统的灵活性。同时，系统设计预留接口，便于系统的扩展，增强了适应性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机电控制
，尤其涉及一种基于STM32的电动车用无刷直流电机调速装置。
技术介绍
步入二十一世纪，是呼唤绿色环保的时代，环境保护和能源问题成为最突出的两大主题。随着工业的飞速发展，人民生活水平的提高，汽车的使用越来越普及，石油资源严重匮乏。从环境保护角度讲，石油的使用造成的大气污染不断加重。石油燃烧产生的二氧化碳造成的温室效应破坏了大自然的生态平衡，对生态环境造成严重影响。在当前工业面临能源问题和环境问题的巨大挑战的现状下，发展清洁能源，实现能源动力系统的电气化，推动传统产业的战略转型，已经成为当前发展的目标。目前，我国已出台许多优惠政策，扶持并引导电动车行业的快速健康发展。电动车的发展进入关键时期，机遇与挑战并存。无刷直流电机(BrushlessDCMotor,BLDCM)在采用电子换向技术取代了有刷直流电机的机械电刷和机械换向，有效克服了电刷带来的机械摩擦噪声、电火花无线干扰及维修困难等问题，使得直流无刷电机得到了长足的发展。该类电机在电动自行车、电动助力车及电动汽车中得到了广泛应用和快速发展。目前电动车用的调速装置存在结构复杂、应用成本高的问题。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于提供一种结构简单、应用成本低的电动车用无刷直流电机调速装置。本技术的目的是以下述方式实现的：一种基于STM32的电动车用无刷直流电机调速装置包括：包括主控制电路，主控制电路连接驱动电路，驱动电路和整流电路分别与逆变电路相连，逆变电路连接电流检测电路，电流检测电路连接主控制电路；逆变电路连接转子位置检测电路，转子位置检测电路与位置传感器电路相连；位置传感器电路与主控制电路相连；上位机、键盘、预留接口电路分别连接主控制电路。驱动电路的输入端与主控制电路的PWM模块相连，驱动电路的输出端与逆变电路的输入端连接；逆变电路的输入端连接整流电路，逆变电路的第一输出端与转子位置检测电路的输入端连接，逆变电路的第二输出端与电流检测电路连接；转子位置检测电路的输出端接位置传感器电路，位置传感器电路连接主控制电路的外部中断接口；电流检测电路的输出端与主控制电路的ADC模块连接；键盘连接主控制电路的通用I/O接口；预留接口电路与主控制电路的CAN总线接口相连；主控制电路的RS-232接口连接上位机。所述的位置检测电路由电机内部三路霍尔传感器构成，其输出信号经过位置传感器电路分别接入主控制电路的外部中断接口，主控制电路响应中断，得到电机转子的位置信息，并计算其转速，电流检测电路接主控制电路的ADC模块，将采集到的电流信息传递给主控制电路。主控制电路综合位置信息、速度信息、以及电流信息，由PWM模块输出6路信号给驱动电路，驱动逆变电路，达到电机的启动、停止、转向、转速及安全运行的控制策略。本技术的有益效果是：本技术实现了无刷直流电机运行的平稳控制，使调速系统的硬件电路设计得到了简化；本技术设计了转速和电流两个调节器，实现了转速-电流的双闭环控制；简化了控制电路，降低了应用成本，增强了控制系统的灵活性，提高了数据处理能力。同时，系统设计预留接口，便于系统的扩展，增强了适应性。附图说明图1本技术的结构框图。图2为图1中主控制电路的原理图。图3无刷直流电机功率逆变电路。图4基于IR21366的驱动和过流保护电路。图5BLDCM转子位置检测电路。图6为图1中RS232接口电路的原理图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明。如附图1，所示的一种基于STM32的电动车用无刷直流电机调速装置，包括：包括主控制电路，主控制电路连接驱动电路，驱动电路和整流电路分别与逆变电路相连，逆变电路连接电流检测电路，电流检测电路连接主控制电路；逆变电路连接转子位置检测电路，转子位置检测电路与位置传感器电路相连；位置传感器电路与主控制电路相连；上位机、键盘、预留接口电路分别连接主控制电路。驱动电路的输入端与主控制电路的PWM模块相连，驱动电路的输出端与逆变电路的输入端连接；逆变电路的输入端连接整流电路，逆变电路的第一输出端与转子位置检测电路的输入端连接，逆变电路的第二输出端与电流检测电路连接；转子位置检测电路的输出端接位置传感器电路，位置传感器电路连接主控制电路的外部中断接口；电流检测电路的输出端与主控制电路的ADC模块连接；键盘连接主控制电路的通用I/O接口；预留接口电路与主控制电路的CAN总线接口相连；主控制电路的RS-232接口连接上位机。本技术的工作过程是：电机内部三路霍尔传感器构成转子磁极位置检测电路，其输出信号经过位置传感器电路接入微控制器的外部中断接口，微控制器响应中断，得到电机转子的位置信息，并计算其转速，利用主控制电路的ADC接口采集系统电流。主控制电路综合位置信息、速度信息、以及电流信息，由PWM模块输出6路信号给驱动器，驱动逆变电路，达到电机的启动、停止、转向、转速及安全运行的控制策略。采用微控制器的串行通信模块与上位机通信，将相应信息在计算机上分析和显示，便于系统升级和协同控制。如附图2所示，主控制电路包括：STM32F103C8T6单片机和与其连接的复位电路、8MHz晶振电路、电源电路、USB转串口程序下载接口电路、LED工作指示电路、蜂鸣器电路及扩展接口。复位电路由SA1、RA1、CA5组成，可以手动按下SA1按键使系统复位；8MHz晶振电路由YA2、CA3和CA4构成，为系统提供主时钟；USB接口有两个作用，一是提供电源接口，二是提高程序下载调试。USB接口电源，通过开关SW1连接到电压转换芯片LM1117输入端，将+5V电压转换成+3.3V电压，为STM32F103C8T6处理器供电；USB转串口程序下载接口电路采用USB转串口芯片CH340G，将USB信号转换为STM32F103C8T6处理器的串口通信信号，完成程序下载和系统调试；DA1为LED灯，用于装置工作指示，装置正常工作时亮，装置故障时闪烁；DA2为系统电源指示灯，系统已接通电源，该灯亮起。蜂鸣器电路由BUZZ、RA3和QA1组成，装置故障时，发出报警，该电路受控于STM32F103C8T6的PB11端口。STM32F103C8T6的PB4～PB9端口配置为脉宽调制功能，为IR21366驱动电路提供PWM信号；PB0、PB1、PB3和PA4配置为外部中断功能，作为BLDCM转子位置检测信号的输入引脚；PA5～PA8配置为通用I/O口，外接4个独立按键K1～K4，用于设定初始信息；PA11～PA15通过接口JA1引出，可以配置为CAN总线接口，也可配置为通用I/O口，用作装置预留接口，便于系统升级和维护。如附图3所示，逆变电路包括6个IR640N功率开关管，与电机的A相、B相、C相相连，IR640N为MOSFET型功率管；IR_PWM1～IR_PWM6是来自于驱动电路输出的PWM信号；HS1～HS3是电机内部三路霍尔传感器输出信号；IR_COM为逆变电路电流输出公共端。VT1、VT2和VT3为上桥臂功率管，VT4、VT5和VT6为下桥臂功率管，上桥臂功率管工作在PWM状态，下桥臂功率管工作在直通状态。它们之间相互配合导通或截止，实现电机定子3相绕组电流换相，从而实现了定子电枢绕组在空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于STM32的电动车用无刷直流电机调速装置，其特征在于：包括主控制电路，主控制电路连接驱动电路，驱动电路和整流电路分别与逆变电路相连，逆变电路连接电流检测电路，电流检测电路连接主控制电路；逆变电路连接转子位置检测电路，转子位置检测电路与位置传感器电路相连；位置传感器电路与主控制电路相连；上位机、键盘、预留接口电路分别连接主控制电路。

【技术特征摘要】
1.一种基于STM32的电动车用无刷直流电机调速装置，其特征在于：包括主控制电路，主控制电路连接驱动电路，驱动电路和整流电路分别与逆变电路相连，逆变电路连接电流检测电路，电流检测电路连接主控制电路；逆变电路连接转子位置检测电路，转子位置检测电路与位置传感器电路相连；位置传感器电路与主控制电路相连；上位机、键盘、预留接口电路分别连接主控制电路。2.根据权利要求1所述的一种基于STM32的电动车用无刷直流电机调速装置，其特征在于：所述的主控制电路包括STM32控制器以及与控制器连接的复位电路、电源接口电路、晶振电路、USB转串口接口电路、LED工作指示电路。3.根据权利要求1所述的一种基于STM32的电动车用无刷直流电机调速装置，其特征在于：所述主控制电路采用STM32F103C8T6单片机。4.根据权利要求1所述的一种基于STM32的电动车用无刷直流电机调速装置，其特征在于：所述逆变电路是有6个IR640N功率开关管组成的三相全桥逆变电路。5.根据权利要求1所述的一种基于STM32的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘奎立，徐坤，张鸿辉，耿文波，樊宇，周子昂，
申请(专利权)人：周口师范学院，
类型：新型
国别省市：河南;41