基于STM32的交流傳動控制系統設計

摘 要：本文主要介紹交流電機的控制使用，主要因為交流電機已經取代以前直流電機的重要作用，因此進一步研究交流調速控制，對于我們以后工業發展和節能減排等有著十分現實的意義。

關鍵詞：STM32；交流電機；SVPWM

中圖分類號：TP23文獻標識碼：A

1 緒論

如今生產生活中交流電機的使用已經遠遠超過了直流電機，而在交流電機中由于轉子旋轉的速度與旋轉磁場的轉速不同，分成了異步電動機和同步步電動機。前者由于負載的轉速與輸入電網的頻率之比可以不為定值。[1]它與后者相比內部結構簡單，制造、使用和維護方便、運行可靠，而且質量輕，花費成本低，因此我們把交流異步電動機作為研究對象。[2]

2 系統硬件總體設計

系統的主電路采用交-直-交變壓型電路。該系統主電路主要由整流，濾波以及IPM等部分組成。本文選擇的控制部分也是當今使用最為廣泛的STM32F1系列單片機，可用來處理反饋環節返回來的變量以及產生精確地SVPWM波來驅動IPM模塊，總體框圖如圖1所示。

2.1 電流采樣電路

它的主要作用是采集系統運行時的電流，通過該模塊處理后返回到MCU中，電流采樣電路如圖2所示。

2.2 測速模塊

本系統中我們采用的是M法，我們將它的A和B兩個引腳同時進行計數。由于它每一次旋轉都可以產生產生1024個脈沖。兩個引腳同時計數可以讓我們的結果更加精確。將這兩個引腳的輸入到MCU的IO口中進行處理。

2.3 主電路設計

它是來執行變頻調速的關鍵環節。該電路采用的是交-直-交變壓變頻。如圖中間經過的是直流，它采用的是大電容來進行濾波操作。本系統采用的整流器是二極管，最右側輸出的波形接近正弦波。

2.4 IPM選擇

在選用它時，我們首先要考慮的是系統能正常運行。

額定電壓值計算：

Un1.5Ud=1.5×540=810V

額定電流值計算：

In=（1.2～2）*λ*Im

=（1.2～2）×1.5×2×8

=20.34～33.9A

該式中的為我們通常所說的安全裕量。λ為所有電機的過載倍數，最終選擇的IPM型號為PM50RSA120。該型號的最大耐壓為1200V，電流為50A。[3]

3 系統軟件設計

大體分為兩部分即首先是主程序設計，它包括我們使用的各模塊的初始化，以及使用的MCU的各部分功能的初始化，還要加一個循環語句確保程序一直可以執行。其次另外一部分是中斷設計，它的作用是在上一部分程序完成的基礎上，執行各種矢量算法，以及輸出SVPWM波形來進行調制IPM。當有一些故障出現時也要進入中斷服務函數，處理或者運行新程序使系統停止，這些程序都是在keil 5下操作完成的。

4 結語

本文在深入學習了解交流變頻調速控制方法的基礎上，設計了一套基于STM32 和 IPM 模塊的交流異步電機變頻調速控制系統。介紹了主電路、控制電路等部分電路的硬件設計以及系統軟件的設計，并對整個系統做了仿真與測試，驗證了本系統設計方案的可行性與優越性。

參考文獻：

[1]常紅軍.交流傳動系統PSpice與Matlab仿真技術的研究[D].河北工業大學，2006.3.

[2]任曉剛.永磁同步電機無速度傳感器控制的研究[D].西南交通大學，2014.

[3]陳桂.基于MATLAB的異步電動機矢量控制系統的仿真[J].電子機械程，2003，（05）：48-50.

作者簡介：李帥男（1990-），男，漢族，吉林梅河口人，碩士，助教，研究方向：電機、PLC、電力電子、單片機。