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1、本 科 毕 业 设 计 (论 文 )调 研报 告题 目 ： 基 于 STM32的 空 调 压 缩 机 控 制 系 统 设 计学 生 姓 名 ：指 导 教 师 ： 刘 波学 院 ： 信 息 科 学 与 工 程 学 院专 业 班 级 ： 电 子 信 息 1102 班2015年 3月 1日I摘 要空 调 作 为 人 们 必 不 可 少 的 家 用 电 器 ， 其 中 直 流 变 频 空 调 具 有 能 效高 、 振 动 噪 声 低 等 优 点 ， 已 成 为 家 用 空 调 市 场 的 主 导 产 品 。 压 缩 机 是变 频 空 调 的 核 心 部 件 ， 由 直 流 无 刷 电 机 (BLDCM
2、)驱 动 ， 构 成 驱 动 压 缩一 体 化 的 密 闭 机 组 ,使 速 度 和 位 置 传 感 器 安 装 难 度 与 维 护 成 本 大 大 增加 。 因 此 ， 直 流 变 频 空 调 压 缩 机 驱 动 控 制 系 统 实 质 上 是 一 个 无 位 置 传感 器 BLDCM控 制 系 统 。 针 对 无 刷 直 流 电 机 的 控 制 特 点 ， 分 别 从 功 率 驱动 和 控 制 策 略 两 方 面 进 行 分 析 和 设 计 。 选 用 STM32F103芯 片 作 为 主 控制 器 ， 包 含 驱 动 电 路 、 逆 变 电 路 、 电 流 检 测 以 及 速 度 反 馈
3、 电 路 ， 采用 电 流 环 、 速 度 环 双 闭 环 控 制 策 略 ， 并 且 通 过 动 态 调 节 定 时 器 预 分 频值 的 方 法 提 高 速 度 采 集 的 精 度 。 实 验 结 果 表 明 ， 系 统 响 应 速 度 快 ， 稳定 性 好 ， 具 有 较 高 的 工 程 应 用 价 值 。关 键 字 ： 直 流 变 频 空 调 ； 无 刷 直 流 电 机 ； STM32 ；II目 录摘 要 .I目 录 .错 误 ！ 未 定 义 书 签 。一 、 前 言 .11 .1 课 题 背 景 .11 .2 国 内 外 研 究 现 状 .2二 、 课 题 分 析 .32 .1 研
4、究 课 题 的 认 识 .32 .2 预 期 的 难 点 .32.2.1电 机 参 数 辨 识 研 究 现 状 .32.2.2无 位 置 传 感 器 控 制 技 术 研 究 现 状 .42 .3 目 前 已 具 备 的 条 件 .5三 、 关 键 技 术 简 介 .73 .1 双 闭 环 控 制 策 略 .73 .2 速 度 测 量 .9四 、 毕 业 设 计 进 度 安 排 .1 0五 、 结 论 .1 0参 考 文 献 .1 0中 南 大 学 信 息 科 学 与 工 程 学 院 本 科 生 毕 业 设 计 调 研 报 告1一 、 前 言无 刷 直 流 电 机 （o，） 相 比有 刷 直 流
5、 电 机 及 交 流 电 机 具 有 强 大 的 优 势 ， 它 具 有 更 好 的 速 度 扭 矩 性 能 ， 动 态响 应 快 ， 调 速 性 能 好 ， 使 用 寿 命 长 。 在 相 同 的 体 积 和 重 量 下 ， 无 刷 直 流 电 机 能够 传 递 更 大 的 扭 矩 ， 这 使 得 它 在 一 些 对 空 间 及 重 量 要 求 比 较 严 格 的 场 合 无 刷 直流 电 机 控 制 系 统 框 图 有 更 好 的 适 用 性 。 近 年 来 ， 无 刷 直 流 电 机 在 汽 车 、 家 电 、 航空 、 消 费 、 医 疗 以 及 工 业 自 动 化 领 域 取 得 了
6、 广 泛 的 应 用 。目 前 ， ARM 内 核 微 控 制 器 发 展 迅 速 。 ARM内 核 微 处 理 器 性 能 高 ， 耗 电 少 ,成本 低 ,具 备 16/32位 双 指 令 集 。 本 文 选 用 意 法 半 导 体 公 司 基 于 3内 核 的 STM32F103RBT6芯 片 （ 以 下 简 称 STM32） ， 该 芯 片 适 用 于 高 性 能 、 低 功耗 的 嵌 入 式 领 域 ， 同 时 它 的 高 级 定 时 器 可 以 输 出 三 路 互 补 且 带 有 死 区 时 间 控 制 的 波 形 ， 可 以 满 足 无 刷 直 流 电 机 的 控 制 需 求 。
7、1.1 课 题 背 景随 着 世 界 范 围 内 能 源 危 机 的 到 来 ， 各 国 都 在 为 经 济 的 可 持 续 发 展 积 极 推 广 节能 降 耗 技 术 。 作 为 家 庭 用 电 的 主 要 设 备 之 一 ， 传 统 的 定 频 空 调 由 于 运 行 效 率 低 下正 在 逐 步 退 出 市 场 ， 新 一 代 变 频 空 调 以 其 显 著 的 节 能 效 果 而 受 到 广 泛 关 注 。 与 传统 的 定 频 空 调 相 比 ， 变 频 空 调 具 有 以 下 优 点 ：(1 )节 能 。 由 于 变 频 空 调 内 装 变 频 器 ， 可 随 时 调 节 介 质
8、 压 缩 机 的 运 转 速 度 ， 从而 做 到 合 理 使 用 能 源 ， 也 避 免 了 压 缩 机 的 频 繁 启 停 ， 这 可 以 使 空 调 节 能 3 0 %以 上1 ， 同 时 延 长 空 调 使 用 寿 命 ；(2 )噪 音 低 。 在 压 缩 机 控 制 方 式 上 ， 定 频 空 调 多 采 用 1 2 0 方 波 驱 动 ， 而 变 频空 调 都 采 用 正 弦 波 驱 动 ， 使 压 缩 机 运 转 更 加 平 稳 ， 可 以 减 小 震 动 ， 噪 音 也 随 之 降低 ； (3 )温 控 精 度 高 ， 调 温 速 度 快 。 变 频 空 调 可 以 通 过 改
9、 变 压 缩 机 转 速 来 控 制 空中 南 大 学 信 息 科 学 与 工 程 学 院 本 科 生 毕 业 设 计 调 研 报 告2调 机 的 制 冷 (热 )量 ， 室 内 温 度 控 制 可 精 确 到 1 C ， 当 室 温 和 设 定 温 度 相 差 较 大时 ， 变 频 空 调 便 以 最 大 转 速 工 作 ， 使 室 温 迅 速 逼 近 设 定 温 度 ， 而 当 温 度 差 值 降 低时 ， 变 频 空 调 就 以 较 低 速 度 运 行 ， 避 免 了 室 温 的 剧 烈 变 化 ， 同 时 更 加 省 电 。正 是 由 于 以 上 优 点 ， 变 频 空 调 占 有 率
10、 迅 速 扩 展 ， 逐 渐 成 为 家 用 空 调 的 主 导产 品 。1.2 国 内 外 研 究 现 状上 世 纪 末 ， 日 本 变 频 空 调 普 及 率 已 达 90%以 上 ， 且 有 逐 年 上 升 的 趋 势 。 目前 在 日 本 和 欧 美 等 发 达 地 区 变 频 空 调 已 经 成 为 空 调 行 业 的 技 术 平 台 ， 市 场 份 额 占到 9 8 %。 在 国 内 ， 变 频 空 调 从 本 世 纪 初 才 开 始 起 步 ， 还 未 发 展 成 熟 ， 但 以 目 前 的国 家 宏 观 调 控 政 策 以 及 空 调 厂 商 等 方 面 来 看 ， 变 频 空 调 必 将 成 为 家 用 空 调 市 场 的主 流 。由 于 国 内 具 有 自 主 产 权 的 变 频 空 调 压 缩 机 驱 动 系 统 方 案 很 少 ， 因 此 研 究 并开 发 出 高 性 能 、 低 成 本 的 控 制 系 统 对 实 现 变 频 空 调 压 缩 机 驱 动 控 制 系 统 产 业 化 具有 极 其 重 要 的 意 义 。在 传 统 的 交 流 伺 服 系 统 中 ， 通 常 采 用 传 感 器 （ 如 光 电 编 码 器 、 霍 尔 传 感 器等 ） 以 获 得 电 机 转 子
