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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：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)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 ；目录摘要I目录II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10五、结论10参考文献10前言无刷直流电机（ＢｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣＭoｔｏｒ，ＢＬＤＣＭ） 相比有刷直流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 Ｃｏｒ－ｔｅｘ－Ｍ3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 ＰＷＭ 波形，可以满足无刷直流电机的控制需求 。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30%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120°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变压缩机转速来控制空调机的制冷(热)量，室内温度控制可精确到，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98%。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）以获得电机转子的位置和速度信息[2]。高精度的调速系统对传感器要求更高，成本也相应提高。传感器的安装带来了系统成本增加、体积增大、对工作环境敏感、可靠性降低等缺陷[3-4]。变频空调核心为压缩机，而其整体结构为机电一体化的密闭结构，压缩机与驱动电动机共同封装在一个密闭空间，大大增加了安装传感器的难度及维护成本。所以其控制方法主要是无位置传感器控制方法，其难点与关键点就是对压缩机马达转子速度与位置的实时准确估计，而其估计方法大多依赖于其内核电机数学模型，所以对电机参数的准确辨识，以建立可靠的电机数学模型，是研究无位置传感器控制技术的基础与需要。因此在获得精