基于XMC1302的无传感器风机驱动系统设计

摘要

无刷直流电机由于其结构简单、维护方便、调速性能好、运行效率高等特性广泛应用于家电、工业、军事、航空航天等领域。传统的无刷直流电机控制系统需要在电机转轴上安装位置传感器，通过传感器反馈的位置信息实现闭环控制，但传感器的存在，不仅降低了电机的可靠性，增大了电机的体积，较大地增加了电机的成本，还制约了无刷直流电机的广泛应用，因此寻求一种代替位置传感器功能，实现电机稳定可靠控制的方案具有重要的意义。论文设计一种无位置传感器的无刷直流电机控制器，并通过上位机进行控制。本文具体工作内容如下：
　　论文介绍了无刷直流电机的基本构造和工作原理，着重研究了电机在无传感器状态下的控制问题；给出了无传感器风机驱动系统的设计方案，着重设计了风机驱动系统的硬件电路，包括ARM控制器电路、驱动器电路、电桥电路和反电动势检测电路等模块，构建了无传感器的无刷直流电机控制系统；给出了系统ARM控制器中的软件流程，详细设计了工作参数设定、三段式启动、位置检测、PID调速控制等软件模块；与此同时，在上位机中设计了风机驱动系统的软件界面，实现了风机驱动系统的工作参数设定、启动、停止、速度调节、正反转控制等功能。通过实际测试，结果表明论文设计的无传感器风机驱动系统达到了设计要求。

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第一章 绪论

1.1课题背景及意义

1.2国内外研究现状及发展趋势

1.3论文主要内容

第二章 无刷直流电机基础

2.1无刷直流电机的基本结构

2.2无刷直流电机运行原理

2.3无传感器控制问题研究

2.4小结

第三章 无传感器风机驱动系统硬件设计

3.1系统硬件设计方案

3.2 ARM控制器电路设计

3.3电源电路设计

3.4驱动器电路设计

3.5电桥电路设计

3.6反电动势检测电路设计

3.7小结

第四章 无传感器风机驱动系统软件设计

4.1系统软件设计方案

4.2工作参数设定

4.3三段式启动模块

4.4位置检测模块

4.5 PID调速控制模块

4.6上位机软件设计

4.7小结

第五章 系统试验结果分析

5.1 PWM输出波形

5.2反电动势过零点波形

5.3霍尔信号与换相信号

5.4电机调速曲线

5.5电机调速范围

5.6上位机控制界面

5.7光电测速

5.8系统整体实物

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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