基于STM32的电动车控制器的研究

摘要

众所周知,当今社会环境污染和能源短缺问题日益严峻,电动车作为一种高效节能、低碳环保的交通工具无疑对降低空气污染、减少能源消耗起到了很大作用,并且在一定程度上缓解了交通压力。我国是全世界人口最多的国家,自然也是一个能源消费大国,因此对电动车这类方便、快捷的交通工具具有很大的需求量。目前,虽然我国电动车产量位居世界第一,但与我国广阔的需求空间相比仍然是供不应求,而且我国的电动车相关技术参差不齐,与国外先进技术相比依然存在很大差距,因此研制一款性能优越的电动车控制器仍然具有广阔的应用价值和实际意义。
　　本文以基于无刷直流电机的电动车控制器为研究目标,主控芯片采用ST意法半导体公司生产的STM32系列微控制器,在对无刷直流电机基本结构、工作原理及其常用控制策略理论研究的基础之上,研究设计了一款无刷直流电机控制器,并对其进行了实际硬件测试和软件仿真。主要从以下方面对课题进行了研究。
　　首先介绍了无刷直流电机的基本结构和工作原理,并建立了无刷直流电机的微分方程模型和传递函数模型。其次介绍了无刷直流电机的几种常用控制策略,并对本文所选用的直接转矩控制策略进行了详细介绍,主要介绍了直接转矩控制的基本特点及原理,对直接转矩控制工作原理所涉及到的定子磁链观测、电磁转矩观测、电压空间矢量和逆变器开关以及定子磁链分区和开关表选择等各个关键环节都做了比较详细的介绍,并建立了无刷直流电机直接转矩控制的系统整体方案。随后介绍了本课题所选用微控制器STM32的功能特点及其最小系统应用电路,在此基础之上设计了整个无刷直流电机控制系统的硬件电路以及相应的软件控制程序。最后对本文设计的无刷直流电机控制系统进行了硬件测试和数据分析,并在/SIMULINKMATLAB仿真环境下建立了无刷直流电机直接转矩控制系统的仿真模型,通过软件仿真结果与实际硬件测试数据的对比分析,验证了本课题设计方案的可行性和有效性。

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第一章 绪论

1.1 课题研究目的和意义

1.2 电动车国内外发展及研究现状

1.3 论文主要研究内容及章节安排

第二章 无刷直流电机及其控制策略

2.1无刷直流电机的基本结构

2.2 无刷直流电机的工作原理

2.3无刷直流电机的数学模型

2.4无刷直流电机控制策略

2.5本章小结

第三章 无刷直流电机直接转矩控制研究

3.1直接转矩控制的基本特点及原理

3.2无刷直流电机直接转矩控制原理

3.3 无刷直流电机直接转矩控制方案

3.4 本章小结

第四章 基于STM32的电动车控制器软硬件设计

4.1 STM32微控制器功能特点及最小系统

4.2电动车控制器硬件设计

4.3电动车控制器软件设计

4.4本章小结

第五章 系统测试及实验数据分析

5.1 系统硬件测试及实验数据分析

5.2 系统软件仿真及结果分析

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

附录