基于STM32的永磁直流无刷电机的控制及其在绕线机上的应用

在企业不断追求产品质量和产能的前提下，作为工业设备中的控制驱动元件的主要生产设备绕线机特别是具有较高自动化水平的绕线机很受市场的青睐。而绕线机的主轴驱动电机，随着电力电子技术、磁性材料及自动控制技术的飞速发展逐步转向采用闭环控制的伺服电机、水磁无刷直流电机和永磁同步电机。而永磁无刷直流电机既有交流异步电机的结构简单、成本低及维护方便等特点，又有效率高、调速范围宽及控制简单等优点，永磁无刷直流电机将发展成为自动绕线机主轴驱动电机的主流方案。 本文分析了无刷直流电机的结构，介绍了其工作原理和数学模型，根据绕线机的应用需求，本着降低控制器的成本并且能满足绕线机的性能，设计实现了基于ARM Cortex-M3内核的STM32微控制器的无刷直流电机控制系统. 本文主要研究内容如下： （1）在分析无刷直流电机的特性及工作原理基础上建立无刷直流电机的数学模型： （2）分析了微控制器STM32芯片的结构特点，针对电机控制的要求，着重论述了芯片的系统初始化模块、霍尔传感器接口模块和PMM驱动模块； （3）介绍了自动绕线机的构成及工作原理，在此基础上确定了绕线机主轴马达的控制方案； （4）设计了基于ARM Cortex-M3内核的STM32芯片无刷直流电机控制系统。 先把硬件部分进行一体化设计，后特别论述了几个关键模块的电路设计。软件部分采用模块化设计思想，根据绕线机的动静态性能要求，主要完成了位置、速度、电流三闭环PID控制策略； （5）建立了STM32开发板，对控制器的硬件和软件进行了调试。