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摘 要

在本次设计中单片机控制交流调速是基于交流电机的变频调速系统而设计的，通过控制PWM波频率，进而控制交流电源频率，最终实现对交流电机的转速进行控制。在设计中可以按STM32单片机上的按键key_1和key_2来达到加快或者减慢电动机转速的目的，单片机另外一边的按钮可以起到重启电路的作用。整流器部分选用开关电源，电容和电感组成LC滤波电路进行滤波，逆变器采用MOSFET组成的全桥电路。系统的总体结构由开关电源，主回路，STm32单片机，IR2110驱动板，保护电路，LCD显示屏和交流同步电机等组成。回路中STM32单片机会对系统的各个参数进行监控，从而使得整个系统的运行可靠，有保障。

关键词： STM32单片机；IR2110驱动板；开关电源;LC滤波电路；MOSFET；交流同步电机；

abstract

In this design, the single-chip microcomputer control of AC speed control is based on the AC motor frequency control system and design, through the control of PWM wave frequency, and then control the AC power frequency, finally realize the speed control of the AC motor. In the design, you can press the key on STM32_ 1 and key_ 2 to speed up or slow down the motor speed. The button on the other side of the MCU can restart the circuit. The rectifier uses switching power supply, LC filter circuit composed of capacitor and inductor for filtering, and the inverter uses full bridge circuit composed of MOSFET. The overall structure of the system consists of switching power supply, main circuit, STM32 microcontroller, IR2110 drive board, protection circuit, LCD display and AC synchronous motor. STM32 MCU in the loop will monitor the parameters of the system, so that the operation of the whole system is reliable and guaranteed.

Key words: STM32 single chip microcomputer; IR2110 drive board; Switching power supply; LC filter circuit; MOSFET； AC synchronous motor;

目录

摘要 II

abstract III

第一章 引言 1

1.1交流电机的优点: 1

1.2选用单片机作为电动机控制器的优点 1

1.3电子电力功率器件进步对电动机控制起到的作用 2

1.4交流同步电动机变频调速 2

1.4.1交流同步电机的调速原理 2

1.4.2变频调速原理与机械特性 2

第二章 原件的选择 4

2.1.1 IR2110S 4

2.1.2 IR2110S内部工作原理： 5

2.2 IR2110S驱动板 5

2.3电机的选择： 7

第三章 调速系统整体方案的设计 8

3.1整流器的设计： 9

3.2主回路的设计： 10

3.2.1交流——直流——交流变频电路的组成及工作原理： 10

3.2.2系统中的主回路： 11

3.3滤波电路的设计： 12

3.31滤波电路的原理： 12

3.32滤波电路的选择 12

3.33滤波电路参数的计算： 14

第四章 PWM波的控制 16

4.1PWM波的产生： 16

4.2 对PWM波的频率和电压进行调整： 17

4.3 SPWM的生成 18

4.4单片机产生PWM波方案的选择 19

第五章 控制电路设计 20

5.1 控制流程图： 20

5.2显示屏： 21

致谢 22

参考文献： 23

附录 24

第一章 引言

如今电动机与我们的日常生活密切相关，不断地为我们的日常生活提供便利，使得生活更加方便。在直流电机出现后，作为调速电动机的代表，广泛应用于工业中，其调速范围广，稳定性好的优点收到了当时工业的喜爱，但随着工业的发展，直流电动机控制回路的高成本，难适用于恶劣环境，难检测和维修等缺点逐渐暴露出来，这时候人们就想到了交流电机。交流电机在被创造出来后，因为技术的问题，很难实现对交流电机的转矩和转速进行调速。随着人们需求的增加，人们希望电动机能代替人工完成更多的事，例如在一些恶劣的环境下进行工作，但直流电机的局限性使得其很难适应工厂的要求，人们需要一种更好的电动机来完成工作。伴随着交流调速系统的完善，人们逐渐发现交流电机能够适应恶劣环境的优点，交流电机也因此取代了大部分直流电动机。伴随着电力电子技术的发展，电动机的控制回路由曾经的微电子装置转变为以单片机为主的微处理器，创造了两种全新的控制方式分别是：将数字与模拟相混合的混合控制系统和由纯数字控制电路的纯数字控制。

1.1交流电机的优点:

1. 交流电动机的制作成本更低，重量更轻，转动惯量更小，可靠性和运行效率更高，无电刷和换向器。
2. 交流电机调数所使用的交流调速系统能显著的节能，交流调数系统的电路相比于直流调数系统结构简单，使用的电力电子器件更少，因此在电力电子器件上损耗的能力更少。
3. 电机的容量更大。
4. 适用于恶劣的环境，直流电动机的组成大大限制了直流电动机能使用的环境，温度过高或者过低，电源的电压过高等问题都会对直流电动机造成不可逆的伤害。

1.2选用单片机作为电动机控制器的优点

1. 能使得电路更加的简单。在模拟电路中要实现控制作用，往往需要大量的电子原件，使得电路复杂化，更不利于维修，并且当其中一个电子原件失去作用可能会导致整个电路无法工作或者使得电路发生错误导致控制失败。单片机的逻辑控制功能使得单片机可以用数字电路来代替很大部分的控制电路从而使得电路变得简单。
2. 可以实现更加复杂的控制。单片机强大的逻辑控制功能使得单片机可以实现对电动机进行精准的控制，例如对电动机的输入电源的电压或者频率进行控制，在电动机运行的时候对电动机的转矩进行控制等。
3. 不会出现零点漂移，控制精度更高。在使用模拟电路对电动机进行控制的时候经常会出现零点漂移的现象，从而导致出现错误，而使用单片机作为主要控制回路的数字电路可以有效避免零点漂移现象。
4. 可以灵活的调试和改变系统参数。由于控制电路的控制是由单片机的内置芯片实现的，所以当需要修改系统参数或改变控制规律的时候，并不需要去改变系统的硬件电路，只需要打开计算机上的软件，对单片机的代码进行修改，就能达到修改电路的目的。在测试新电路的时候也可以通过修改代码中的参数来得到让自己满意的结果。

1.3电子电力功率器件进步对电动机控制起到的作用

随着科技和电力电子技术的发展，出现了一种全新的电力电子器件，它能在一定的条件下自行的导通和关闭，人们称这种器件为全控型功率器件。全控型功率器件改变了电动机的控制电路，由于它们能够在一定的条件下实现导通/关闭，所以人们便利用这一性质创造出了全新的控制电路，通过控制全控型功率器件的导通/关闭来实现对电源的控制，简化了晶闸管控制电路的结构使得原本复杂的电路变得简单，当电路出现问题时不必像之前那样需要使用示波器对电路各个结点逐步检查，只需要对几个节点进行检查便能发现问题的所在。[^[1]]现代出现了一种全新的集成电路，这种集成电路被称为智能功率集成电路，它成功的将半导体器件与驱动电路，逻辑控制电路，检测回路，保护回路集中在一起，全部集合中在一块芯片中。该芯片作为单品机的主控芯片，通过计算机的指令来实现店里的逻辑控制功能

智能功率电路优点如下：

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