摘要：随着电力电子技术和控制技术的发展，无刷直流电机得到了越来越多的使用，而无刷电机的控制方法也能够不断地被优化。从简单的两两导通的六步驱动法到矢量控制，这两种基本方法各有各的优点和缺点。

本文从无刷直流电机控制系统组成入手，先详细介绍了无刷直流电机两两导通六步换向的控制方法。再在理想的情况下，建立它的数学模型。然后重点介绍矢量控制，介绍完它的基本原理后，根据逆变器输出方式的不同，重点介绍了电流滞环输出控制和SVPWM输出控制。得到三种控制方法后，用Simulink搭建了三种控制方式的仿真模型。除此之外，PID控制器也是本文介绍的重点。然后介绍了基于STM32的驱动板设计，同时给出了六步换向的程序。最后，对三种控制方法，从转速变化、电磁转矩变化和定子电流变化上进行比较。

总体来说，本文是对三种控制方法进行建模仿真。遗憾的是，因为疫情原因没有在硬件上得到实现。

关键字：无刷直流电机；矢量控制；Simulink；STM32

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论-1

一、直流无刷电机介绍-1

（一）发展历史-1

（二）与其它电机的对比-2

二、目前的主要研究情况-2

（一）转子位置的检测-2

（二）电机本身-3

（三）控制策略-3

三、本文的研究方向-3

第二章 直流无刷电机的工作原理及数学模型-5

一、直流无刷电机控制系统组成-5

（一）电机本体-5

（二）转子位置检测-6

（三）逆变器-9

二、直流无刷电机工作原理-10

三、直流无刷电机的数学模型-11

（一）电压方程-12

（二）反电动势方程-12

（三）电磁转矩方程-13

（四）运动方程-13

（五）机械特性-13

第三章 无刷直流电机的矢量控制-14

一、矢量控制系统的基本组成与原理-14

二、坐标变换-14

（一）Clark变换-14

（二）Park变换-15

三、PID控制器-15

（一）PID控制算法-15

（二）PID控制的改进-17

（三）转速电流双闭环控制及PI参数设定-18

四、SVPWM-18

（一）SVPWM的基本原理-18

（二）扇区的判断-20

（三）矢量时间的计算-20

（四）开关管导通时间-21

五、电流滞环输出-23

第四章 仿真设计-25

一、直流无刷电机Simulink模型-25

二、六步控制系统建模-26

三、SVPWM输出控制-27

四、滞环电流输出控制-28

五、PI控制器-29

第五章 硬件和软件设计-31

一、硬件电路-31

（一）驱动电路-31

（二）转子位置检测电路-31

（三）电源电路-32

（四）保护电路-32

二、软件设计-32

（一）PID程序-32

（二）电机换向程序-33

（三）转子位置检测程序-33

（四）PWM波程序-34

第六章 仿真结果-35

一、六步驱动-35

（一）电机速度-35

（二）电磁转矩-35

（三）定子电流-35

二、电流滞环输出-36

（一）电机速度-36

（二）电磁转矩-37

（三）定子电流-37

三、SVPWM输出-37

（一）电机速度-37

（二）电磁转矩-38

（三）定子电流-38

总结-40

一、已完成的工作-40

二、论文的不足-40

致谢-41

参考文献-42