基于STM32的无刷直流电机控制系统

基于STM32的无刷直流电机控制系统研究一、本文概述随着现代工业技术的快速发展，无刷直流电机（Brushless DC Motor, BLDC）因其高效能、长寿命、低噪音等优点，在许多领域，如家电、电动汽车、航空航天等领域得到广泛应用。

然而，要想充分发挥无刷直流电机的优势，其控制系统的设计与实现显得尤为重要。

因此，本文旨在深入研究基于STM32的无刷直流电机控制系统的设计原理、实现方法以及性能优化，以期为无刷直流电机的更广泛应用提供理论支持和实践指导。

本文将介绍无刷直流电机的基本工作原理及其控制系统的组成，为后续研究奠定理论基础。

接着，将详细阐述基于STM32的无刷直流电机控制系统的硬件设计，包括电机驱动电路、电源电路、传感器电路等关键部分的设计和实现。

在此基础上，本文将重点讨论控制系统的软件设计，包括电机控制算法、运动控制策略以及保护策略等，以提升电机运行的稳定性和可靠性。

本文还将对基于STM32的无刷直流电机控制系统的性能进行优化研究，通过改进控制算法、优化硬件结构等方式，提高电机的运行效率、降低能耗，并提升系统的整体性能。

本文将通过实验验证所设计的控制系统的有效性和可靠性，为无刷直流电机的实际应用提供有力支持。

本文旨在全面、深入地研究基于STM32的无刷直流电机控制系统的设计、实现及性能优化，为无刷直流电机的广泛应用提供理论支持和实践指导。

通过本文的研究，期望能够为相关领域的研究人员和技术人员提供有益的参考和启示。

二、无刷直流电机控制理论基础无刷直流电机（Brushless DC Motor, BLDC）是一种通过电子换相器替代传统机械换向器的直流电机。

它结合了直流电机和同步电机的优点，具有高效、高转矩密度、低噪音和低维护成本等特点，因此在许多应用中逐渐取代了传统的有刷直流电机。

无刷直流电机主要由定子、转子、电子换相器和位置传感器组成。

定子上的绕组通过电子换相器供电，形成旋转磁场。

转子上的永磁体在这个旋转磁场的作用下转动，实现电能到机械能的转换。

基于STM32的无位置传感器无刷直流电机控制系统作者：马宗毅来源：《电子技术与软件工程》2016年第02期摘要利用STM32的控制性能和丰富外设，实现无位置传感器无刷直流电机控制，介绍了该系统的硬件电路和软件程序设计方法，采用并实现了择多函数滤波器的反电动势过零点检测方式。

该系统具有一定的可靠性和稳定性。

【关键词】STM32 无位置传感器无刷直流电机择多函数反电动势过零点1 引言无刷直流电机是随着电子技术的迅速发展而被广泛运用的电机，它是现代工业设备中重要的运行部件，它既具有直流电机调速性能良好和运行效率较高等特征，又具有交流电机构造简单和故障率较低等特点，特别是其高效节能的优点，所以其应用的领域越来越广泛。

本文是对无位置传感器无刷直流电机控制系统的设计，以STM32作为控制核心，STM32具有较高的性价比和丰富强劲的外设，充分利用其专为电机使用而设计的高级定时器TIM1、高速灵活的AD转换器和高效的中断控制器等，可以实现无刷直流电机的关键控制，以及凭借STM32的运算处理能力，实现了基于择多函数滤波器的反电动势过零点检测方式，用软件的方式进行数字滤波，这样不但省却了模拟滤波器和比较器，降低了硬件电路的复杂性，而且提高了系统的抗干扰性、可靠性和稳定性。

2 反电动势过零点检测法无刷直流电机在两两导通三相六状态控制方式下，各相反电动势波形及导通电流如图1所示，在任何时刻都有两相导通，一相不导通，通过检测不导通相的反电动势过零点信息，即可获取转子位置信号，在过零点30°电角度后执行换相。

3 基于择多函数滤波器的反电动势过零点检测方式3.1 择多函数滤波器原理择多函数为一个布尔函数，输入值为n个二进制数，返回值为其中出现次数最多的数。

择多函数表达式为：output=（a&b）|（a&c）|（b&c）（1）式中output表示输出值，&表示逻辑与操作符，|表示逻辑或操作符。

毕业设计开题报告
题目：基于STM32的直流无刷电动机
调速系统设计
学院：
学生：
学号：
指导教师：
完成时间：
四、所需条件及落实措施：
1.理论基础：
常用无刷直流电机的逆变器采用三相桥式主回电路的控制方式一般有2 种：二二
导通模式和三三导通模式，根据图2换相时序图可知，这两种工作方式，一个周期
都存在6 种导通状态，以60°电角度为间隔改变。

由于两种导通模式相比较，二二导通较三三导通方式电磁转矩更大，稳定性更好，而且结合本文的反电动势检测法，使控制更为简单。

所以本系统设计采用的是传统的二二导通模式，即任意时刻都有而且只有2 只开关管导通。

可以推出功率管的导通顺序依次是：T6、T1-> T1、T2-> T2、T3-> T3 、T4 ->T4、T5-> T5、T6。

每个功率管导通120°电角度，之间间隔60°电角度，并处于关断状态，可以很好的避免死区的产生而发生主回路直通短路，此种工作方式称为两相导通星型三相6 状态方式。

由此可见逆变器功率管的换相时刻精准确定就成为了调速控制的重中之重。

图2 直流无刷电动机的工作原理
2.设备和器材：
示波器、万用表、电烙铁、焊锡丝、螺丝刀、直流无刷电动机、导线若干、电子元。

(《嵌入式系统及接口技术》课程大作业)课程名称：嵌入式系统及接口技术班级专业：姓名学号：指导老师：电动摩托车控制器中的电机PWM调速摘要：随着“低碳”社会理念的深入，新型的电动摩托车发展迅速，逐渐成为人们主要的代步工具之一，由于直流无刷电机的种种优点，在电动摩托车中也得到了广泛应用，因此，本文控制部分主要介绍一种基于STM32F103芯片的新型直流无刷电机调速控制系统，这里主要通过PWM技术来进行电机的调速控制，且运行稳定，安全可靠，成本低，具有深远的意义。

1.总体设计概述1.1 直流无刷电机及工作原理直流无刷电机（简称BLDCM），由于利用电子换向取代了传统的机械电刷和换向器，使得其电磁性能可靠，结构简单，易于维护，既保持了直流电机的优点又避免了直流电机因电刷而引起的缺陷，因此，被广泛应用。

另外，由于直流无刷电机专用控制芯片价格昂贵，本文介绍了一种基于STM32的新型直流无刷电机控制系统，既可降低直流无刷电机的应用成本，又弥补了专用处理器功能单一的缺点，具有重要的现实意义和发展前景。

工作原理：直流无刷电机是同步电机的一种，其转子为永磁体，而定子则为三个按照星形连接方式连接起来的线圈，根据同步电机的原理，如果电子线圈产生一个旋转的磁场，则永磁体的转子也会随着这个磁场转动因此，驱动直流无刷电机的根本是产生旋转的磁场，而这个旋转的磁场可以通过调整A、B、C三相的电流来实现，其需要的电流如图1所示随着我国经济和文化事业的发展，在很多场合，都要求有直流电机PWM调速系统来进行调速，诸如汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷水泵、熄火器、反视镜、宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机、导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合。

1.2 总体设计方案总体设计方案的硬件部分详细框图如图1所示。

图1 总体方案系统框图该方案主要运行状况如下：通过摩托车车把的转动来改变其机械位置，然后这个变量通过ADC 转换后，传送其调速信号给STM32F103，另外，霍尔传感器将其对电机速度的检测信号也传送给STM32，在STM32中，首先根据ADC 的值改变PWM 波形，并且与霍尔传感器的检测信号进行叠加，最终输出叠加后的PWM 波形给功率驱动电路，从而驱动电机并对其进行速度的控制和调节。

2015届毕业生毕业论文题目: 基于STM32的电动摩托车无刷直流电机控制器的设计2015 年5月20日摘要电动摩托车具有零排放、低噪声等许多优点,是现代绿色环保交通工具,由于比较方便、快捷,所以许多人选择它作为自己的出行工具，成为大中城市公共交通的补充。

电动摩托车上一般用的都是无刷直流电机，所以电动摩托车控制器的质量非常重要。

本文首先介绍了无刷直流电机结构和换向原理，紧接着介绍了波脉宽调速原理直和流无刷电机的工作原理。

然后做相关的电路图设计，主控芯片的选择、电流检测电路、霍尔位置传感器信号检测电路、电源转换与电压采样电路、电机驱动电路设计、刹车和调速电路设计、STM32 芯片无刷电机控制接口电路，这些电路图设计是控制器的关键部分。

接着叙述了软件部分的设计，主要包括：主程序的设计、过流保护、欠压保护、电制动程序等。

通过输入程序可以改变PWM波的占空比，所以电枢电压的大小也可以调节，进而调节转速。

最后采用STM32单片机为控制核心,设计了电流检测保护电路、位置信号检测电路、电源转换电路、欠压保护电路等,由于单片机成本低、功能强大、运算能力强等优点,提高了控制系统的可靠性的同时,也降低了控制成本。

我们不仅完成电机控制器的设计，同时也加深了相关知识的理解和联系。

关键词：无刷直流电机、stm32、电路设计、目录1、绪论 (3)1.1电动车的现状 (3)1.2研究电动车的意义 (4)1.3本论文的主要工作 (4)2无刷直流电机控制系统的设计 (5)2.1. 直流无刷电机的结构 (5)2.2 直流无刷电机的工作原理和控制方法 (6)2.3 单片机选型 (8)2.4 无刷直流电机选型 (11)3系统硬件电路的设计 (13)3.1硬件系统总体结构设计 (13)3.2电源电路设计 (13)3.3无刷直流电机霍尔位置传感器接口电路设计 (14)3.4 刹车和调速电路设计 (15)3.5过流保护电路 (16)3.6三相全桥驱动电路 (17)3.7 过压、欠压保护电路 (18)4系统软件设计 (19)4.1 系统整体软件设计 (20)4.2直流无刷电机控制的软件设计 (22)4.3系统各部分功能在软件中的实现 (24)4.4 STM32检测霍尔信号和输出PWM软件设计 (25)5.总结和展望 (27)致谢 (29)参考文献 (30)附录 (31)1、绪论1.1电动车的现状随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快,机动车保有量逐渐增加,环境污染也因此越来越严重,所以寻找低排放的技术和可再生资源称为一个重要课题。

基于STM32的无刷直流电机控制系统设计随着现代工业技术的不断发展，无刷直流电机在各行各业中得到了广泛的应用。

无刷直流电机具有结构简单、效率高、寿命长等优点，因此在工业控制系统中得到了广泛的应用。

为了更好地满足工业生产的需求，研发出一套基于STM32的无刷直流电机控制系统，对于提高工业生产效率、减少人力成本具有非常重要的意义。

1. 系统设计需求1.1 电机控制需求电机控制系统需要能够实现对无刷直流电机的启动、停止、加速、减速等控制功能，以满足不同工业生产环境下的需求。

1.2 控制精度要求控制系统需要具有较高的控制精度，能够实现对电机的精确控制，提高生产效率。

1.3 系统稳定性和可靠性系统需要具有良好的稳定性和可靠性，确保在长时间运行的情况下能够正常工作，减少故障率。

1.4 节能环保控制系统需要具有节能环保的特点，能够有效降低能耗，减少对环境的影响。

2. 系统设计方案2.1 选用STM32微控制器选用STM32系列微控制器作为控制系统的核心，STM32系列微控制器具有性能强大、低功耗、丰富的外设接口等优点，能够满足对控制系统的各项要求。

2.2 传感器选型选用合适的传感器对电机运行状态进行监测，以实现对电机的精确控制，提高控制系统的稳定性和可靠性。

2.3 驱动电路设计设计合适的驱动电路，能够实现对无刷直流电机的启动、停止、加速、减速等控制，并且具有较高的控制精度。

2.4 控制算法设计设计优化的控制算法，能够实现对电机的精确控制，提高控制系统的稳定性和可靠性，同时具有节能环保的特点。

3. 系统实现与测试3.1 硬件设计按照系统设计方案，完成硬件设计，并且进行相应的电路仿真和验证。

3.2 软件设计编写控制系统的软件程序，包括控制算法实现、传感器数据采集和处理、驱动电路控制等方面。

3.3 系统测试对设计好的控制系统进行各项功能测试，包括启动、停止、加速、减速等控制功能的测试，以及系统稳定性和可靠性的测试。

基于STM32的无刷直流电机控制器作者：周文军官洪运来源：《中国科技博览》2014年第14期1.东华大学信息科学与技术学院，上海市201600；2. 东华大学信息科学与技术学院，上海市201600摘要：无刷直流电机是永磁式同步电机的一种。

它既具备交流电机结构简单、运行可靠、维护方便等优点，又具备直流电机运行效率高、调速性能好等特点，而且还有起动力矩大、起动电流小、噪声低、体积小等优点，因此被广泛应用于工业控制领域。

STM32F107系列芯片是具有ARM Cortex-M3内核的可用于工业控制领域的芯片，具有强大的处理能力和丰富的片载外设，非常适合制作低价位的无刷直流电机的控制器。

本文研究了模糊自适应PID控制算法在无刷直流电机中的应用，并设计了低价位的STM32F107VCT6来控制无刷直流电机，完成了无刷直流电机控制器的制作及调试工作。

实验结果表明，与传统的PID控制相比，模糊自适应PID控制的无刷直流电机控制系统具有转速响应快，超调量小等优点，使系统对扰动和参数变化都具有较强的鲁棒性，达到了较好的控制效果；而且基于STM32的控制器价位低。

关键词：无刷直流电机；自适应；PID控制；参数自整定；STM32【分类号】TM330 引言无刷直流电机的起动力矩大，起动电流小，运行效率高，调速性能好，噪声低，体积小，被广泛应用于工业生产控制领域。

但是，它又具有时变性、非线性、强耦合等特点，传统的PID 控制难以达到控制器的性能要求。

本文在传统的 PID 控制基础上采用模糊自适应算法，自动实现对PID参数的自整定。

学者们研究出了许多以单片机或 DSP 为核心的数字控制器。

然而，以单片机为核心的控制器虽然性能好，但运算速度和内存有限，难以运行许多复杂的控制算法；以 DSP （Digital Signal Processor）为核心的控制器虽然可以实现一些复杂的控制算法，但是DSP芯片的成本相对较高，设计复杂，研发周期长，成本高。

基于STM32无位置传感器无刷直流电机控制器设计一、本文概述本文主要探讨了基于STM32无位置传感器无刷直流电机控制器的设计。

随着现代科技的不断进步，电机控制技术也在日益成熟。

无刷直流电机（Brushless DC Motor, BLDC）作为一种高效、低噪音的电机类型，被广泛应用于各种工业和消费电子产品中。

然而，传统的无刷直流电机控制器通常需要位置传感器来监测电机的运行状态，这不仅增加了系统的复杂性和成本，还可能因为传感器的故障或误差影响电机的控制效果。

针对这一问题，本文提出了一种基于STM32的无位置传感器无刷直流电机控制器设计方案。

该方案利用STM32微控制器强大的处理能力和灵活的编程接口，结合先进的电机控制算法，实现了对无刷直流电机的无位置传感器控制。

文章首先介绍了无刷直流电机的基本原理和控制方法，然后详细阐述了基于STM32的无位置传感器控制器的硬件和软件设计，包括电机驱动电路、电流采样电路、控制算法等关键部分。

通过实验验证了所设计的无位置传感器无刷直流电机控制器的有效性和可靠性，为无刷直流电机的无位置传感器控制提供了一种新的解决方案。

本文的研究不仅有助于推动无刷直流电机控制技术的发展，还可为相关领域的研究人员和工程师提供有益的参考和借鉴。

通过深入研究和不断优化无位置传感器无刷直流电机控制器的设计，有望进一步提高电机的控制精度和效率，降低系统成本和维护难度，推动无刷直流电机在更多领域的应用。

二、无刷直流电机基本原理无刷直流电机（Brushless Direct Current，简称BLDC）是一种采用电子换向器替代传统机械换向器的直流电机。

它利用电子换向技术，实现了电机的高效、低噪音、长寿命运行。

无刷直流电机通常由永磁体、定子、转子和电子控制器四部分组成。

无刷直流电机的基本工作原理是电磁感应和换向控制。

当电机定子上的线圈通电时，会产生一个旋转磁场。

这个旋转磁场会与转子上的永磁体相互作用，从而使转子产生旋转力矩。

基于STM32F103的直流无刷电机电流控制摘要：STM32F103作为一种高性能、低功耗的微控制器，广泛应用于电机控制领域。

本文基于STM32F103设计了一种直流无刷电机电流控制系统。

通过ADC采样电机电流，通过PID算法控制PWM输出，达到对电机电流进行精确控制的目的。

实验结果表明，该系统可以有效地实现直流无刷电机电流控制，为直流无刷电机控制领域提供了一种有效的解决方案。

关键词：STM32F103、直流无刷电机、电流控制、PWM、PID算法正文：直流无刷电机具有体积小、转速高、效率高等优点，在智能电动工具、汽车电子等领域都有广泛的应用。

在直流无刷电机控制中，电流控制是一项非常重要的控制方法。

本文基于STM32F103设计了一种直流无刷电机电流控制系统。

该系统采用了PID算法控制PWM输出，以达到对电机电流的精确控制。

注意，为了保证控制效果，我们必须在电机电流采样后进行一定的滤波，以消除采样误差及外界干扰，保证系统的稳定性和精度。

本文中，我们使用了一阶低通滤波器进行电流滤波处理。

在硬件方面，我们采用了STM32F103微控制器作为主控核心，配合各类传感器和驱动芯片。

在软件方面，我们采用了Keil MDK-ARM软件开发工具和STM32F1开发包进行开发实现。

实验表明，该系统能够实现对直流无刷电机的稳定电流控制，并能够在实际应用中取得良好的效果。

该系统具有技术先进、成本低廉、易于移植等优点，可以为直流无刷电机控制领域提供一种有效的解决方案。

结论：本文基于STM32F103设计了一种直流无刷电机电流控制系统，采用了PID算法控制PWM输出，以达到对电机电流的精确控制。

实验结果表明，该系统能够有效地实现直流无刷电机电流控制，为直流无刷电机控制领域提供了一种有效的解决方案。

接下来，本文将进一步探讨STM32F103在直流无刷电机电流控制领域的应用。

首先，我们将介绍STM32F103的特点和优势，以及在电机控制中的应用。

2015届毕业生毕业论文题目: 基于STM32的电动摩托车无刷直流电机控制器的设计2015 年5月20日摘要电动摩托车具有零排放、低噪声等许多优点,是现代绿色环保交通工具,由于比较方便、快捷,所以许多人选择它作为自己的出行工具，成为大中城市公共交通的补充。

电动摩托车上一般用的都是无刷直流电机，所以电动摩托车控制器的质量非常重要。

本文首先介绍了无刷直流电机结构和换向原理，紧接着介绍了波脉宽调速原理直和流无刷电机的工作原理。

然后做相关的电路图设计，主控芯片的选择、电流检测电路、霍尔位置传感器信号检测电路、电源转换与电压采样电路、电机驱动电路设计、刹车和调速电路设计、STM32 芯片无刷电机控制接口电路，这些电路图设计是控制器的关键部分。

接着叙述了软件部分的设计，主要包括：主程序的设计、过流保护、欠压保护、电制动程序等。

通过输入程序可以改变PWM波的占空比，所以电枢电压的大小也可以调节，进而调节转速。

最后采用STM32单片机为控制核心,设计了电流检测保护电路、位置信号检测电路、电源转换电路、欠压保护电路等,由于单片机成本低、功能强大、运算能力强等优点,提高了控制系统的可靠性的同时,也降低了控制成本。

我们不仅完成电机控制器的设计，同时也加深了相关知识的理解和联系。

关键词：无刷直流电机、stm32、电路设计、目录1、绪论 (3)1.1电动车的现状 (3)1.2研究电动车的意义 (4)1.3本论文的主要工作 (4)2无刷直流电机控制系统的设计 (5)2.1. 直流无刷电机的结构 (5)2.2 直流无刷电机的工作原理和控制方法 (6)2.3 单片机选型 (8)2.4 无刷直流电机选型 (11)3系统硬件电路的设计 (13)3.1硬件系统总体结构设计 (13)3.2电源电路设计 (13)3.3无刷直流电机霍尔位置传感器接口电路设计 (14)3.4 刹车和调速电路设计 (15)3.5过流保护电路 (16)3.6三相全桥驱动电路 (17)3.7 过压、欠压保护电路 (18)4系统软件设计 (19)4.1 系统整体软件设计 (20)4.2直流无刷电机控制的软件设计 (22)4.3系统各部分功能在软件中的实现 (24)4.4 STM32检测霍尔信号和输出PWM软件设计 (25)5.总结和展望 (27)致谢 (29)参考文献 (30)附录 (31)1、绪论1.1电动车的现状随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快,机动车保有量逐渐增加,环境污染也因此越来越严重,所以寻找低排放的技术和可再生资源称为一个重要课题。

在一些特殊应用中,如双轮自平衡车、滚动广告灯箱,需要两台或多台无刷直流电机同步和配合运行。

本文介绍的系统由STM32F103RCT6单片机、IR2103驱动芯片、功率驱动器件及隔离、滤波等电路构成,对两台无刷直流电机进行闭环控制,实现电机的调速和正反转运行。

1系统总体设计方案双无刷直流电机控制系统采用6步方波控制,系统框图如图1所示。

图1控制系统框图主控制芯片分别向两路由IR2103S 组成的驱动电路输出6路PWM 脉冲控制对应三相全桥逆变电路中MOS 管的通断,使电机运转。

霍尔传感器输出电机转子位置信号,主控制芯片检测到该位置信号控制PWM 输出,实现精确换相;同时根据检测的转子位置信号,分别计算出两台电机当前转速,并调用转速PID 算法,调节PWM 占空比,实现双电机的转速闭环控制。

电流检测电路实时反馈双电机三相全桥驱动电路的母线电流,控制芯片通过AD 转换计算当前电流值,调用电流PID 算法,调节PWM 占空比,实现双电机的电流闭环控制。

单片机串口实现与外围设备如上位机、手持等的数据通讯,用以参数设置和数据采集。

通用输入/输出IO 口用以控制LED 显示、看门狗喂狗、故障输入信号检测等。

2系统硬件设计基于图1控制系统的总体设计框图,系统硬件主要包括主控电路、驱动电路、电流检测电路、霍尔位置检测电路等。

2.1系统主控电路双无刷直流电机控制与单无刷直流电机相比需要输出总共12路PWM 脉冲,以及检测总共6路的霍尔位置输入信号,这就对控制芯片的引脚和功能提出更高的要求。

本系统采用STM32F103RCT6作为主控制芯片,该芯片采用的是Cortex-M3内核,72MHz 的主频,拥有丰富的外设[1]。

该芯片拥有的两个高级定时器TIM1和TIM8,可以分别输出6路互补并带死区控制的PWM 脉冲,通用定时器TIM4和TIM5分别配置3个通道接收电机霍尔位置信号;12位的AD 转换器可以转换最多16路的外部信号源,满足最多6路相电流、2路母线电流、电源电压、温度的实时采样和转换要求。

基于STM32的无刷有感电机的控制系统设计摘要无刷直流电机具有体积小、输出扭力大、转矩性能优异、调速范围、过载能力强和运行效率高的优点，同时它还保留了直流电机优良的调速性能，结构简单，运行可靠。

本文设计了一种基于 STM32单片机的无刷直流电机有传感控制系统，通过霍尔（HALL）传感器位置探测法确定转子位置信号，保证电机的有效运行;同时速度环使用PID 算法控制，使电机输出速度稳定且正反转实现流畅的切换。

关键词：STM32；无刷直流电机；霍尔传感器0引言无刷直流电机因其兼具控制简单、体积小、可靠性高、速度快、效率高、无电刷、维修方便等优点，已经广泛应用于家用电器、航空电子、消费电子、医学电子、工业自动化等领域上[1-2]。

本文以STM32F4系列单片机作为主控制控制芯片，主控芯片基于 Cortex-M4内核，主时钟频率为168MHz，拥有丰富的外设资源，拥有两个专用于电机控制的高级定时器1和8，有强大的边沿捕获能力和多通道PWM互补输出功能，大大简化了设计步骤，系统总体功耗降低。

无刷直流电机根据是否有位置传感器分为有感和无感，有感电机相比与无感电机可控性更高，有利于低速控制。

探测转子位置常见的几种方法有电磁式传感器、光电式传感器、磁敏式传感器等，它们各有优点而霍尔传感器凭借小巧的体积、简易的结构、灵活的安装以及易于机电一体化的特点而得到广泛使用，是无刷直流电机控制系统中最为常见的转子位置检测装置[1]。

1总体设计驱动器选用STM32为主控制芯片，使用三相半桥驱动电路驱动无刷直流电机，使用STM32的定时器接口的比较功能实现霍尔传感器位置探测。

软件在Kile5编译环境下编写C语言代码，方波控制换相实现两两导通换相方式，实时监测霍尔传感器确定转子位置。

2硬件设计2.1电源电路设计24V电源接入驱动板以后，通过滤波电容及防反接电路等得到可靠的24V电源，再用降压芯片得到3.3V和15V。

驱动电路选用了驱动芯片IR2103S与三相全桥逆变控制电路的组合。

南阳理工学院本科生毕业设计（论文）学院：电子与电气工程学院专业：电子信息工程学生：指导教师：薛晓完成日期2014 年 5 月南阳理工学院本科生毕业设计（论文）直流无刷电机的控制系统设计与实现Design of Brushless DC Motor Controller and Implementation总计： 21 页表格： 2 个插图： 27 幅南阳理工学院本科毕业设计（论文）直流无刷电机控制系统设计与实现Design of Brushless DC Motor Controller and Implementation学院（系）：电子与电气工程学院专业：电子信息工程学生姓名：学号：指导教师（职称）：薛晓（讲师）评阅教师：完成日期：南阳理工学院Nanyang Institute of Technology直流无刷电机控制系统设计与实现电子信息工程专业[摘要]直流无刷无感直流电机具有体积小、调速性能好、重量轻、效率高等优点，目前在很多领域得到了的应用。

本课题设计的是无刷无感直流电机的控制，包括无刷直流电机无位置传感器控制系统和无刷无感直流电机的基本结构、工作原理、数学模型等理论进行了分析和论述，为直流电机的控制提供理论依据。

用matlab guide设计了上位机界面来进行PID参数的整定。

本课题设计了直流无刷电机的控制系统并进行了调试。

用STM32进行控制。

实验结果表明设计的转子位置检测可以很好的检测电机的反电势过零点信号，进而保证电机的正确换相和稳定运行。

整个系统可以控制无刷无感直流电机顺利启动，并通过滑动变阻器实现电机的调速。

[关键词] 无刷直流电机；电机驱动；换相；反电势Design of Brushless DC Motor Controller and ImplementationElectronic Information Engineering SpecialtyAbstract:The brushless DC motors have the advantage of small,good debugging performance,low weight,and high efficiency. So it has been widely used now. And this restricts the industrial drive applications,After the attachment with sensorless control. This paper mainly reserches the sensorless control technology for BLDCM,designs and control BLDCM without position sensor. I use MATLAB guide to debug PID parameter.designing a controller of brushless DC motor and do some experiments for this control system. I use the STM32 MCU as the core microprocessor of hardware system.The results of the experiment show that the rotor position detection system can perfectly detect the location of back-EMF zero-crossing signal,and ensuring the correct motor commutation and stable operation.The whole control system can control the brushless DC motor stating smoothly,and use the Sliding rheostat to achieve speed control.Key words：Brushless dc motor；motor drive；commutation; back-emf目录1 引言 (1)1.1 题目综述 (1)1.2 国内外研究状况 (1)1.3 课题设计的主要内容 (1)2 系统设计目标和设计方案 (2)2.1系统设计目标 (2)2.2控制系统结构总体框图的设计 (2)2.3硬件系统方案论证 (3)2.3.1 控制器芯片选型 (3)2.3.2 无刷直流电机的选型 (3)2.3.3驱动电路的选型 (4)2.3.4位置检测器件选型 (4)3控制系统的工作原理和硬件设计 (5)3.1直流无刷电机的工作原理 (5)3.2无刷电机的反电势法位置检测原理 (6)3.3电源模块 (6)3.4 MCU控制模块 (7)3.5 IPM功率模块 (8)3.6反电势位置检测模块 (10)3.7 隔离电路设计 (10)3.8 速度改变电路设计 (11)4 系统软件设计 (11)4.1软件总体设计 (11)4.2软件总体设计流程图 (12)4.3无刷无感直流电机开环启动模块 (12)4.4无刷直流电机位置检测及电机转速模块 (13)4.5 AD采样改变PWM占空比模块 (14)4.6 PID计算模块 (14)4.7 matlab gui 串行通信界面设计 (15)5直流无刷无感电机测试结果及结果分析 (16)5.1 H_PWM_L_PWM的波形 (16)5.2端电压对地波形 (16)5.3位置检测波形 (17)5.4电流波形 (17)5.5实物图 (18)结束语 (19)参考文献 (20)致谢..................................................... 错误！未定义书签。

1引言无刷电机具有调速范围广、低电压特性好、启动转矩大（堵转特性）等优点，在工业领域已有广泛应用。

研究直流无刷电机控制技术，设计直流无刷控制器在工业领域有极高的应用价值。

直流无刷电机硬件上通常采用三相逆变电路，软件上配合脉冲宽度调制实现。

根据直流无刷电机的原理及特点，在此设计一种基于ARM Cortex-M4处理器的有感无刷电机控制器，主要介绍硬件电路组成、系统软件实现，并结合PID 闭环控制算法提高控制系统的动态性能。

2直流无刷电机工作原理直流无刷电机主要由定子和转子组成，其电枢绕组固定于定子，转子为永磁体。

根据电流的磁效应，只需给定子的电枢线圈通电便可产生磁场，使转子朝磁场方向运动。

三相逆变电路导通U+、U-、V+、V-、W+、W-六线中不同相的两线，即可驱动电机旋转π/3rad [1]。

由于电机重启时转子位置未知，因此驱动前还需判断电机转子位置，然后预先配置桥臂的通断。

BLDCM 内部集成有三个霍尔传感器，电机连基于STM32的有感直流无刷电机控制器设计*孙虎1，梁伟1，赵麒2，周骅1（1.贵州大学大数据与信息工程学院，贵阳550000；2.贵州民族大学机械电子学院，贵阳550000）摘要:直流无刷电机在工业领域中应用极其普遍，对无刷电机运行的精确性和稳定性研究也是工业控制的热点之一。

设计了基于STM32F407IGT6微控制器的有感直流无刷电机实时控制系统，采用霍尔传感器和编码器实现对执行机构速度和位置PID 双闭环控制，同时通过整定比例系数、积分系数和微分系数，降低无刷电机转动的超调量，提高系统的控制精度和整体性能。

经测试验证和结果分析，该控制器可以驱动电机以平稳的速度变化量到达指定位置，具有高响应、低延迟、抗干扰能力强和鲁棒性高的优点，在工业领域和实际生活中有很高的应用价值。

关键词：无刷直流电机；脉冲宽度调制；霍尔传感器；编码器；PID 双闭环控制DOI ：10.3969/j.issn.1002-2279.2020.06.011中图分类号:TN47；TM301.2文献标识码:A 文章编号：1002-2279（2020）06-0044-04Design of Inductive DC Brushless Motor Controller Based on STM32SUN Hu 1,LIANG Wei 1,ZHAO Qi 2,ZHOU Hua 1(1.College of Big Data and Information Engineering,Guizhou University,Guiyang 550000,China;2.College of Mechanical Electronical and Engineering,Guizhou Minzu University,Guiyang 550000,China )Abstract:Brushless DC motor is widely used in industrial fields,and the study on the accuracy and stability of brushless DC motor operation is also one of the hot spots in industrial control.The real-time control system of inductive DC brushless motor based on STM32F407IGT6microcontroller is designed,using hall sensor and encoder to realize PID double closed-loop control of speed and position of actuator.Meanwhile,by setting proportional,integral and differential coefficients,the overshoot of brushless motor rotation is reduced,and the control precision and the overall performance of the system is improved.After test verification and result analysis,the controller can drive the motor to reach the designated position with steady speed variation,and has the advantages of high response,low delay,strong anti-interference ability and high robustness,which has high application value in industrial field and real life.Key words:Brushless DC motor;Pulse width modulation;Hall sensor;Encoder;PID double closed-loop control基金项目：贵州大学培育项目(黔科合平台人才【2017】5788-60)；贵州大学引进人才培育项目(贵大人基合字【2015】53号)作者简介：孙虎（1996—），男，甘肃省定西市人，硕士研究生，主研方向：嵌入式系统，电路与系统。

基于STM32的无感无刷直流电机控制系统设计
赵国清;武涵
【期刊名称】《自动化应用》
【年(卷),期】2024(65)5
【摘要】提出一种基于STM32F407主控芯片的无位置传感器无刷直流电机控制系统设计方案,使用单片机系统对端电压进行采样,并在主控芯片中处理过零信号代替硬件过零点检测电路,分析AD采样误差导致过零点检测错误原因并给出修正方法。

考虑电感续流对换相点相位影响,提出换相点校正方法并对系统加以补偿。

实验表明,该系统控制电机时启动平稳、转矩输出平稳,可为无刷直流电机控制提供一定参考。

【总页数】8页(P142-148)
【作者】赵国清;武涵
【作者单位】北方工业大学机械与材料工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM33;TP273
【相关文献】
1.基于STM32的无位置传感器无刷直流电机控制系统
2.基于STM32的无刷直流电机控制系统设计及低速平稳性分析
3.基于STM32的无位置传感器无刷直流电机控制系统
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。