1 绪论

1.1 课题的目的和意义

直流无刷电机因为自身的结构特点，使得其拥有着许多优点。相比永磁同步电机，它的控制更加简单，电机成本也更加低廉。因为采用外部电路驱动换向，替代了机械换向的方式，所以直流无刷电机完善了依靠电刷换向的直流电机的致命缺陷。这也就是它被广泛运用于各个领域的主要原因。

电力电子技术在今年来获得了快速的发展，伴随着直流无刷电机的广泛使用，许多半导体厂商研发了多款功能不同的直流无刷电机控制专用集成电路。例如Motorola产的MC33033，Micro Linear产的ML4428。也正是因为这些专用集成电路的出现，进一步促进了直流无刷电机的发展和扩大了它的应用范围。

但相比之下，用微控制器取代模拟电路作为电动机的控制器又有诸多优点，如：可以使电路更简单、可以实现较复杂的控制、提高控制的灵活性和适应性、可提供人机界面等等。在课题中，选用了STM32作为电动机的微控制器，它具备了电机控制所必须的特殊功能。且STM32 本身就具有诸多优点，它的ARM Cortex-M 内核能够满足绝大部分的嵌入式开发，拥有功能齐全的外设，以及在功耗和集成度方面也有不俗的表现。对比C51单片机、以及DSP、FPGA等控制器，它在保证稳定性的情况下还降低了控制成本，可以说是一个最优的选择。

所以说基于STM32的直流无刷电机控制是使用了一种更可靠更实惠的控制器来控制一种有着诸多优点的直流无刷电机。可以让直流无刷电机的运用更加便捷和广泛。

1.2 国内外研究现状与水平

1.3 发展趋势

2 直流无刷电机的分析

本章主要从直流无刷电机的结构特点入手，分析它拥有这些特点的原因在于其独特的工作原理。进而主要分析无刷电机的工作原理以及运用什么主电路可以进行对无刷电机的控制。最后在确定主电路的基础上分析控制电机运行的数学模型，为硬件电路以及软件的设计打下了基础。

2.1 直流无刷电机的结构特点

目前市场上使用最广泛的电机主要是直流电动机和交流电动机两种，与交流电动机相比直流电动机体积更加小巧、运行效率更好、具有良好的调速性能。具备诸多优点的同时也就代表着它也有着明显的缺陷，最致命的短板在于直流电动机多采用电刷-换向器的换向结构，利用机械方式进行换向。这会导致产生噪声、形成换向火花、产生无线电干扰，以及电刷长期磨损后需要更换的问题，在一定程度上限制了直流电动机的使用领域和适用范围。

而一款特殊的电机——直流无刷电机(BLDCM)以其特殊的换向方式取代了机械换向器，在保证直流电机优良性能的同时解决了由于机械换向方式所带来的问题。

直流无刷电机特殊的换向方式决定了电机本体具有独特的结构；位置检测装置用于检测转子固定磁极的位置信号并将信号传送给控制器；控制器将接收到的转子位置信号进行逻辑处理，产生对应的数字信号；生成的数字信号以设定的逻辑顺序触发逆变电路中的功率开关器件，使电源功率按照一定的逻辑关系分配给电动机定子的各项绕组，从而让电动机产生持续不断的转矩维持电动机的旋转。

所以作为一款使用直流电源驱动的电机，直流无刷电机既具备直流电机良好的调速性能，又具有交流电机结构简单、运行可靠、无换向火花和易于维护等优点。可以将其运用于普通直流电机或者是交流电机无法利用的场合，如：易燃易爆的工作环境。且拥有着优秀性能的直流无刷电机被广泛运用于汽车、工控、自动化以及航空航天等领域，展现着它自身的价值。

2.2 直流无刷电机的工作原理