基于电机节能改造的变频调速系统的设计

基于电机节能改造的变频调速系统的设计摘要目前变频调速技术已经深入人们日常生活的各个角落，而变频调速系统的基本控制方法分为V/F、直观向量控制技术(VC)、直接转矩控制(DTC)等。V/F系统，大多使用于对价格较低、稳定性要求较低的场所；而矢量控制系统的推出，则开始了变频器系统在新型场所中的应用。而近年来，由于零点五导体技术的进展和数字控制系统的应用，矢量控制系统的应用范围开始由新型场所延伸至通用控制和专业传动场所，乃至变频中央空调、冰柜、洗涤机等家电。交流传动也已在工业机器人、自动印刷装置、生产工具、输送装置、电梯、压缩机、热轧钢、风机泵类、汽车、起重装置等及其它应用领域中获得了应用。由于零点五导体技术的飞速发展，MCU的处理功能也越来越强大，随着处理速度的提高，变频器调制技术已经很有可能完成更复杂的任务，可以完成更复杂的观测、控制及算法，驱动效能也因此到达了前所未有的高度。而变频器驱动技术大多采用了PWM的驱动模式，这就需要其控制器具备更强大的PWM生成功能。关键词：电频调速；stm32；电机；显示屏DesignofvariablefrequencyspeedcontrolsystembasedonmotorenergysavingtransformationAbstractVariablefrequencyspeedcontroltechnologyhasdeeplyenteredeachcornerofourlives,andthecontrolmodeoftheinverterspeedcontrolsystemincludesV/F,VectorControl(VC),DirectTorqueControl(DTC),andthelike.V/Fcontrolismainlyusedinlowcost,andtheperformancerequirementsarelow；andtheintroductionofvectorcontrolbeginswiththeapplicationofvariablefrequencyspeedcontrolsysteminhighperformance.Inrecentyears,withthedevelopmentanddigitalcontrolofsemiconductortechnology,theapplicationofvectorcontrolhasbeenextendedfromhighperformancefieldstouniversaldrivinganddedicateddrivers,andeveninverterairconditioners,refrigerators,washingmachinesandotherhouseholdappliances.TheACdrivehasbeenwidelyusedinindustrialrobots,automatedpublishingequipment,processingtools,transmissionequipment,elevators,compressors,rollingsteel,fanpumps,electricvehicles,liftingequipmentandotherfields.Withtherapiddevelopmentofsemiconductortechnology,theTreatmentofMCUhasincreased,andtheprocessingspeediscontinuouslyimproved.Thevariablefrequencyspeedregulatorsystemcompletelyhascomplextasks,realizescomplexobservations,controlalgorithms,andtransmissionperformance,therefore.ThevariablefrequencydrivemainlyusesthePWMsynthesisdriver,whichrequiresitscontrollertohaveastrongPWMgenerationcapability.Keywords:Electricalspeed；STM32；Motor；Display第第页引言研究背景和意义电气传动技术以电动机控制为主要控制目标，以现代微电子技术设备为基础，以传统动力及电子能量转换设备为执行机构，在现代控制的指导下，构建了电气传动控制系统。根据马达类型的差异，有直流电动机传动(又称直流传动)、交流电动机传动(又称交流传动)、步进电机传动系统(又称步进传动)、伺服电动机传动(又称伺服传动)等。众所周知，和交流调速系统一样，由于直流调压控制系统的调压比较精确，调速范围较广，且变流设备操作简便，因此长期以来一直在调压传动系统中占有领导地位。对于需要调速特性较高的场合，通常都使用直流电气传动。目前，利用对电机的电子控制系统，使能量转化为机械能从而控制工作机器按照既定的运动规则运行，并使其达到一定条件的一种电气传动自动化方法，已应用于国民经济的各个领域。三十年来，电气传动系统经历了巨大的变化。第一次完成了整流装置的更新换代，以晶闸管整流装置代替了人们习用已久的直流发电机电动机组以及水银整流器，使直流电气传动系统实现了一个重大的飞跃。今天，控制电路已达到了高度集成、紧凑型化、高可靠度和低功率。以上高新技术的广泛应用，使调速控制系统的技术指标有所提高，使用范围也扩大。由于调压工艺技术的进一步发展，趋向熟成化、完备化、系统化、国家标准，在高可逆脉宽调制、更精密的电气传动应用领域中，依然无法取代。由于电气传动技术的研发与运用已经到达相当完善的地步，使用非常广泛，特别是全数字控制系统的出现，更是大大提高了变频器调速控制系统的准确度和安全性。但是，今后某个发展阶段在对调速需求较大的场所，如轧钢厂、海洋钻井台等，变频调速技术仍然占据着主体地位。早期，对于传动控制系统的调节器管理使用仿真离散器件组成，但由于仿真电子器件有其固定的缺陷，如具有温漂、零漂电压，以及形成控制系统的元件数量较多，导致了仿真传动管理系统的管理精度和可靠性都较低。后来随着电子设备计算机控制技术的发展，传动控制系统已开始普遍使用微机，从而达到了完全的数字化控制系统。由于微机以数码信息工作，控制措施灵活简单，抗干扰力量较强。这样，全数字变频调速控制精度和稳定性较模拟调速控制系统明显提高。同时，通过系统总线全数字化控制器可与生产管理电脑、过程微机、远程电控设备等实现互动，以完成整个生产流程的智能化分级管理。所以，传动控制系统通过单片机进行完全电子化，使变频调速技术步入了全新的层次。研究现状 国外变频调速系统研究现状能源电子信息技术是能源控制技术发展的最关键的助推器，而能源电机科学技术的发展也推动着中国电力控制水平有了突破性的提升。自20世纪60时期初第1代电力电子器件-晶闸管(SCR)的出现以来，中国已经过了第2代具有高自关断才能的电力电子器件-GTR、GTO、MOSFET，第3代的综合场控元件-IGBT、MCT等，以及如今中国正在兴起的第四代消费电子产品-大功率嵌入式集成电路(PIC)。每一代人的动力电子元件发展也从未停歇，近几年来其内部结构、工艺技术都不断创新，性能也有了飞速提升，在各个领域中也在彼此竞争，新的技术应用也不断产生。同时，电机控制系统技术的进展也得力于现代微电子科学技术、电力电子科学技术、感应器科学技术、永磁材料技术、主动控制系统技术，以及微机应用技术等的新发展成就。也正是由于上述科学技术的进展，使得电机控制在近二十年里出现了天翻地覆的变革。早期直流传动操作系统的控制器中由于模拟元件都有其固定的缺点，如具有温漂、零漂电压，以及构成控制系统的电子元件数量较多，导致直接进行电机传动操作系统的操控精度和可靠性都较低。从20世纪70时代初期以来，利用单片或微型计算机作为的控制器起步就在电动机控制器中被普遍采用，如AT八十九C五十一等。在单片机控制器中，单片机成为整个系统管理的中心，一般用于实现某些计算，并且需要数据处理的某些进入/出口、显示任务等，而单片机的广泛应用也使得电动机控制器的性能获得了极大改善。微机诞生于20世纪70年代初期，由于当时大面积和超大规模集成电路生产工艺的发展，微机的功能愈来愈高，且价钱也愈来愈低廉。除此之外，由于动力计算机的蓬勃发展，也要求大功率电子器件的特性快速改善。这样就有机会更加广泛地运用微机系统来控制电动机，从而获得许多创新的、更先进的控制策略，使发电机的各项潜在能力得以全面的发展，使发电机的特性更加适应应用需要，还能够生产出各类便于管理的新型发电机，从而使动力计算机产生了崭新的形象。国内电频调速技术研究情况变频调整速度，在技术上，它能够顺利地实现了由给定信息、经调节器参数设定、直到激发脉冲的数字化，运行时经过硬件平台或其他软件程序监控规定区域内输出功率和电压高低的发电机，在同一个台控制器上已经能够仅使用参数设定和选择不同的软件版本对各种类型的被控对象实现管理，超强的通信功能使其易与单片机等多个元件通信构成完整工业控制流程体系，同时具备了操纵简便、抗干扰力量强等优点，尤其是由于简便灵巧的自动调试方法、完备的防护控制功能、长时间工作的高安全可靠以及整套控制器结构体积中小型，从而克服了传统模拟直流调整速度控制器的防护控制功能不完备、调试方法不简便、设备容积过大等缺点，其数字控制表现出另外几个好处，即发现故障快捷、调速精确、维修简便，使它具有了广一阔的应用发展前景。国外主要电器企业，如瑞典的ABB集团公司、联邦德国的西门子股份公司、法国AEG集团公司、日本国的三菱集团公司、日本国东芝集团公司、美洲的GE集团公司、西屋集团公司等，都已研制出了变频调速装置，并有着较完善的系统化、国家标准、样板化的技术研究生产。而中国自20世纪60时代初期测试获得成功了第1只硅晶闸管开始，晶闸管调速控制系统就获得了很快的技术进展和普遍的使用。目前，晶闸管供电的调速控制系统已在我国国民经济各部门获得了普遍的使用。当前，有关变频器调速控制系统的主要研制重点有：综合性最优控制，补偿型PID控制，PID算法优化等，但也有的企业仅使用了模煳控制技术，并有很少的智能控制技术运用于其中。由于新兴电力零点五导体器件的迅速发展，GIBT(绝缘栅双极型晶体管)已拥有开关电源速率较快、驱动简便和自关断等优势，并克服了传统晶闸管的大部分功能不足。我国变频调快正向良好的方向发展。主要研究内容本人的此次设计是在着重探究怎样利用改变电动机工作频率，去改善电动机的运行速度。同时，要通过人为的控制调整电动机的工作频率，也就是使用按键，去更改工作频率从而改变电动机的运行速率。并在最后，会将电机的工作时候的速度以数字的方式显示在所选择的显示屏上。通过本人长时间的学习后，我发现本次研究的难点，是如何将交流信号改变成直流信号，然后再通过直流信号去控制电机的运转。变频变速系统的总体设计思路系统的总设计思路与框图本设计利用锂电池供给直流电，然后使用逆变器把直流变换为交流电信号，再接着使用桥式整流电路将交流电转为直流电，最后再使用信号滤波电容电路，和三端稳压器保持直流电压，以此给stm三十二单片或微型电脑电能。然后单片机输出一个起始PWM波信号，并由电子调速器将输出的直流电信号转化为三项交流电信号，提供给电机，使电机运转。同时由外部按键电路提供给单片机一个驱动信号，改变定时器的分频或比较值等去完成改变PWM波的输出频率，以此来调节电机的转速，并实时的将电机的转动速度显示在OLED屏幕之上。变频调速系统整体框图如图所示：图2.1总体系统硬件框图变频调速的概念与原理变频其实是一种共同涉及变频率技术与微电子技术领域的问题，利用频率的不断变化，从而去改变电机正常工作时候的，供电源频率的一种特殊方法，从而去控制电机的工作。变频的而技术整体上来说，是通过整流（也就是交流电信号转变为直流电信号的过程）、滤波、稳压等等工作步骤组成。并且利用微电子技术，本设计使用的是stm32单片机来调整输出的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，从而达到调整电机运行速度的目的。变频调速系统的各硬件设计核心控制系统的选择与性能经过一番研究后得知，本次设计所需要的频率较高，所以再初次选择核心控制部分是，就第一时间选择了由意法半导体公司所生产的stm32f103芯片。该芯片主打的功能是，性能高，低功耗，低成本。这也符合我的设计理念，低功耗可以有效地解决控制核心部分对供电端电压的消耗，可以大大的减少在实际调试过程中的误差。StM32f103系列的主要芯片都是以采用超低功耗技术的ARMCortex-M3为自己的核心，并且是运用到了意法半导体的两项非常有名的降低功耗的技术。第一：130nm的专业用途低泄露电流制造的工艺，第二：经过技术优化的节能框架，所以为芯片提供领域内最超前的功耗系统。F103系列的芯片是属于意法半导体所生产的芯片中，阵容非常强大的具有32位的微型控制芯片的高端产品，该产品族中，是具有200多个产品，全部的产品之中共用的大部分引脚、软件和外设，给开发研究的人们带来了特别大的灵活度和方便。该芯片性能较为强大，具有72MHZ的工作时钟频率，具有512K的片上flash缓存器以及64K的SDRAM。同时，在出厂前调教了一个8MHZ的RC振荡器。在其最优的低功耗方面，具有三种模式，一种是休眠模式，一种是停止模式，还有一种是待机模式。并且具由8个定时器，分别为4个通用定时器，两个高级定时器和两个基础定时器。这四个通用定时器也将会是本此设计将会用到的定时器。主控核心如图所示：图3.1stm32单片机电源模块的设计本次电源模块出于硬件的功耗以及对电压的要求，所选择的是具有11.2V电压的锂电池提供直流电源，利用逆变器转化为交流电信，再通过桥式整流电路，滤波电容电路，稳压电路将交流电转化为可供单片机使用的直流电。锂电池如图所示：图3.2锂电池图图3.3桥式整流电路锂电池全称聚合物锂电池，而聚合物锂电池则通常使用六负七位号作为名称，依次代表着厚/宽/高，例如PL853060就代表厚为八点五mm，宽为三十mm，高为六十mm的聚合物锂电池，并且PL代表着该动力电池为聚合类。锂离子聚合物电池制造工艺上通常使用叠片软包装，所以规格变化的很灵活方便，因此型号也比较多。比较于之前的动力电池，来说、能力高、小型化、轻量化等，是一个化学性质的动力电池。在产品造型上，锂聚合物电池有着超薄化特点，能够结合一些产品的需求，制造成一些特殊外形和容量的电池。该类电池，在理论上的最小设计薄厚可达到零点五mm。主要使用于生产航模战斗机系统玩具的锂电池，有高倍数、安全性等优点。动力电池的容积通常是用毫安时(mAh)来表达的。它的含义是动力电池以某种电流来释放能持续一星期，比如一千mAh就是说这种动力电池能持续1000毫安(1安培)释放的一星期。但是由于电池的放电时间并非是直线的，所以并不是意味着这种动力电池的五百毫安时刻能够持续二星期。但是由于动力电池在小电压下的放电时间往往超过了大电压下的放电时间，于是我们就能够近似的计算动力电池在其它电压状态下的放电时间。而通常，动力电池的体积越大，其存放的电能也越多。电子调速器的设计思路本次设计的一个重点也是一个难点，就是如何将交流电信号转变为直流信号。这里就不得不解释一下为什么要转变电信号。第一：因为我研究的是变频调速，所以所需要的电信号是交流电信号。第二：由于本次设计是基于单片机作为核心控制器件。而给单片机供电的话必须是直流电信号，交流电信号无法完成给单片机供电的任务。所以必须将交流电信号转化成直流电信号。而出于整个系统的功耗，所需的电压电流考虑，本设计将采用电子调速器作为交流电信号与直流电信号相互转化的辅助硬件。下面将对其进行着重介绍：电子调速器，全名电子调速器，英文ElectronicSpeedControl，缩写为ESC。按照调节发电机的各种类型，可分为有刷电调与无刷电调。它通过进行控制信号调整调节电器运行的转速。电调输入都是直流，也可能接入稳定开关电源，或是锂动力电池。通常的开关电源都在二负六节镍氢电池之间。输出的三相交换电信号，就能直接和发电机的三相输入端接通。只要上电后你的发电机颠倒了，你就只需将这三条线中的任何二条对换位置就可。电调时有一条讯号接收器连出，就可用来和接收机相连，调节发电机的运行，连接讯号线得共地。电调基本原理：电子产品调速器有"电压调节"功能，电调内在电路有一个MOSFET管("功率管")。电流进入电调内在电路接受来自接受机的信息，通过信息，把电压做出适当的"调节"，并且把"调节"后的额定电流传递到发电机，进而调节电动机的启停时机和转速，在干控部分，通过控制信号掌握电子产品调速器在单元时限内启动机的频次。依据发电机不同类型，可分成有刷电调与无刷电调；有刷电子调速器是单纯的直流输出；而无刷电子调速器则是将直流电变换成为三相交流电。如果电调控制输入是直流，则需要连接稳定开关电源，或是镍氢电池。电子调速器如图所示：图3.4电子调速器电机模块的选择由于本次设计是基于交流电信号去驱动电机运转，所以电机方面就选择了无刷电机作为本设计的电机模块。首先，无刷电机不同于直流电机，模式中尽管用了直流电池供电，但是在无刷电变速器以后就转化成为将三个相交变电压都传递到了三极性上。通过下图我们可以发现，无刷电机是没有碳刷的，与有刷子相反，无刷电机的吸铁石已经变成了转子。图3.5无刷电机内部结构图无刷电机的名称"相对有刷电动机，无刷电机的名称好掌握了许多，因为通常它由四位数码所构成，如2040无刷电机。但这些数码仅代表电动机的外型规格，如二千零四十就意味着孔径为二十mm，总长为四十mm的电动机。同理，3650无刷电机则显示此电动机管径为三十六mm，管径为五十mm。但其实三百七十有刷电动机的宽度与二千五百三十无刷电机相同，而五百四十电动机的宽度则与3650无刷电机相同。无刷电机的特性：1、由于不用碳刷，所以理论上转动叶片并不是与外部的导线上的连接。2、在运转过程中，由于无刷电机的速度主要是靠交换电的频谱确定的，所以频谱越高无刷电机就能够转得更快。3、无刷电机的速度是严格地根据KV值确定的，1000KV表示为每一福特电机速度可以加快一千转。所以当电流为五V时，1000KV的无刷电机速度为5000rpm。4、在工作过程中，相同速度电动机的最大扭矩是靠电调速器输出的电流强度确定的，输出电流越大扭矩也越大。外转动和内转动无刷电机：根据上述的无刷电机实际工作原理图，设计中所述的是内转动无刷电机，顾名思义，磁铁在里边。而外转动无刷电机则恰恰相反，它的磁铁都"包"在外边，而A、B、C电极都在里边，这样的设计虽然能够使电动机的扭矩更大，而速度却上不来。在飞机模式上，通常外转动无刷电机的KV值都在二千以内，而内转动无刷电机则可能在8000-9000KV。由于这种情况，在航空上比较使用外转动无刷电机，在模型车和模型船通常也采用内转动无刷电机。本设计也将采用内转自无刷电机。调频模块电路的设计在调频电路的设计方面，我选择了用微动开关作为调节频率的输入电路。每当微动开关被按下后再松开时，改变驱动电机的频率。什么是微动开关电源：是指一个通过施压促动的高速开关电源，也叫灵敏开关电源，有的也叫它是接点开关电源，它是指一个在内部通过金属阀簧接触的重要元器件。当按键被按下后，微动开关内的金属弹簧也会被触动，从而给主机传出一电讯号，然后再恢复，这也就同样地将物理信息转换成了数字信号，类似于机械键盘按键的作用。其工作机理为：外部的机械力量，经过内部传动作用元件(按销、按键、杠、滚轮等)将力作用于动态阀簧上，并在将机械力量积累至临界点后，形成瞬时动作力，将动态阀簧末端的动接点和定触点，迅速连接并切断。微动控制器带有微型接点间隙和速动机构，用规则的行程和力完成相关动态的小接点机构，被机壳所包覆，其外围也有传动装置，但外形尺寸较小。以下是最经典的微动开关结构的一些例子。微动开关由五种大类的基本结构要素所形成。图3.6微动开关设计图显示屏模块的电路设计出于性价比考虑，本设计所选择的显示屏部分为OLED显示屏。OLED显示器，是指有机械发射的光二极管(OrganicLight-EmittingDiode，OLED)由于同样具有机械自发亮，且不需要背灯光、反差度高、保护层厚薄、视野区域宽、反应速度快、可作为挠曲性面面、用于工作温度范围广、结构简单和制程较简等优越之特征，被视为是下世代的平面显示器屏新型运用科技。OLED是自感光的，因此不可能使用到背光板，而且由于视野范围宽、画质均衡、反应速度快、比较简单彩色化、用简易驱动集成电路就可以实现自感光、制程简化、还可以制造出挠曲的界面，因此遵循了瘦削短小的设计原则，主要使用范围仍然是小体积面板。显示方面：主动发光、视野面积广；响应快，画面稳定；亮度好、颜色丰富、分辨率高。工作条件：驱动电流低、功率低，但可与新型太阳能动力电池、集成电路等产品相配套。适应症较广：使用玻璃衬底，可进行大规模的平板展示；如用柔性材质作衬底，就能生产可折合的显示屏。又因为OLED是全固体、非真空器件，有抗冲击、耐低温(-40℃)等特点，在军用方面也有非常重要的用途，如用于战车、直升机等现代化兵器的显示终端。OLED显示器模块相较于OLED显示器优点就是更方便安装，目前使用场所大多是在工业生产现场，军事行业，地质勘探，油田煤炭勘探等行业。模块内有单色与双色二个可选择，单色为纯蓝，而双色则是红黄蓝双色。单色模块的每个象素点都有亮和不亮二个情况，但没有色彩区分；尺寸较小，显示宽度为零点九六寸，而模块的宽度则仅为27mm*26mm尺寸；高分辨率时，该功能的分辨率是128*64；各种连接方法中，该模组提出了共四种端口分别为：6800、8080两种并行连接方案、4线的穿行式SPI连接方案、IIC连接方法；不要求高压，直接接三点三V就可以工作了。本次设计所选择的OLED具有四种工作模式，如下图：图3.7OLED接口模式图下面是本次设计所用到的OLED显示屏的实物图：图3.8OLED模块图OLED功能的默认设定为BS零接GND，而BS一和BS二都接VCC(8080模式)，即是八千零八十的接口方式，如需要设计为其他的口方式，就必须在OLED的背后，用烙铁修改BS零-BS二的设计。该模块的原理图如下图所示：图3.9OLED原理图该系统通过8*2的2●52排针和线路相连，共有十六条引脚，在十六号线路上，我们只用了十五条，只有一根是悬空的。十五根线中，除了电源和地线占用了二根，还剩余十三根信号线。在不同的模式下，所需要的数据接收器的数量也是不同的，在八千零八十模式下，就需要全部的十三个。本设计应用到的是八千零八十接口方式，所对应的并行接口如图显示：图3.108080模式下OLED接口电路上图引脚的意思依次是：CS：OLED片选信息；WR：从OLED输入数据；RD：从OLED读取数据；D[7：0]：8位双向数据线；RST(RES)：硬复位OLED；DC(RS)：指示/数据标志(0，阅读指示；1，阅读数据)。程序显示原理：在STM三十二的里面，设置了一个缓存词库(共128*8个字节)，在每次修改的时候，只是修改STM三十二上的缓存字库(其实只是SRAM)，当更改完成了以后，就一次地将STM三十二上的缓存数据写到新OLED的GRAM。当然这种方式也有弊端，只是对付一些SRAM很小的单片机(比如五十一系列)就更加困难了。变频变速系统的总体软件设计软件总体的设计思想本次的设计核心就是控制电动机的运转，所以首先我们必须要知道电动机的基本原理电机简单来讲是可以实现能量和机械能互相转化的电工设备，所以人们常常说的电动机基本原理就是：由电生磁场。通电导线上会形成的电磁也是电磁感应，旋转磁场引起定子转动。电机主要是由定子和转子所构成，一个产生回转磁，一个为地球磁极，电机的定子(轴承)就转动起来了。这样，便完成了化学能量->磁能->机械功率的相互转化，知道以上内容后，我们便不在深究我们只需要知道，电机的本质，就是线圈也就是电感元件。同时我们也明白，调节电动机速度的实质就是为电动机提供不同的供电电压电压值愈大，调节电动机速度也愈快，而刚好PWM的实质就是脉宽调制，通过输出不同的占空比系数，而把直流电压转换成不同电流值的模拟信号。其基本原理是：利用占空比系数就能够进行对发电机转速的调整，因为我们都知道，占空比系数就是高电平与下一个周期之间的差值，而高电平的电流所占用的差值越大，占空比系数也越大，对直流电机而言，当电机输入输出端插针时是高电平马达就可以转动了，在输入输出端高电平时，马达也会转，但是转速是一点点一点点的加快了，当高电平突然转向低电平时，马达由于电感的阻止电压突转的功能是不能停下来的，会维持在这原来的转速，以此往复，马达的转速也就是周期内输出功率的平均电流值，所以在实质上我们调速也就是让发电机处在一个状态，似停而非停，看似全速运转但又不是全速运转的状况，所以在下某个时间内的平均值转速也便是下某个占空比系数所调出的平均转速了。也即是：在电动机控制系统中，流量越大，则发电机转速就越快，而利用PWM系统输出中不同的模拟电流，便能够让发电机获得不同的输出速度。所以，我们只需要通过改变PWM的频率即可改变电机的转速。总体软件流程图如图所示：图4.1软件流程图系统仿真与测试软件仿真此次软件仿真引入了Proteus的模拟功能。首先新建项一工程，从Proteus中的[P]选取所要求的零件：二极管、LED、电机芯片、电容和直流电机等，最后还有单片机STM32F103R6。安置STM32F103R6单片式微型计算机，并设置好VDDA、VSSA管脚，以及NRST、VBAT和BOOTO，然后进行模块连接，在此期间还可修改需要更改的网络标号，然后在keil环境下把编辑好的代码生成为HEX格式，并使用Proteus软件进行模拟，结果如图5.1。图5.1仿真图仿真过程点击开始运行仿真，可通过设置按钮对设定值进行调节，首先按下启动按钮，电机开始旋转，电机转速缓慢提升，由于初始PWM值设置较小，电机的转速只会到达23转/S左右，然后保持。通过改变PWM值，控制电动机工作频率，去改善电动机的运行速度。由外部按键电路提供给单片机一个驱动信号，根据按的次数可进行不同档位的加速改变定时器的分频或比较值等去完成改变PWM波的输出频率，以此来调节电机的转速，并实时的将电机的转动速度档位显示在OLED屏幕之上。在启动状态下按一次加速按钮，电机转速会增大到46转/S，之后每次按下加速按钮，电机的最大转速都会增加23转/S左右，由于电机性能限制，最大转速为196转/S，也就是可以增加8次转速。反之，每按一次减速按钮，电机转速也会降低23转/S直到电机停止转动。运行结果如图5.2、5.3、5.4。图5.2启动状态图图5.3加速状态图图5.4减速状态图总结与反思总结：从开始选择下这一题目，接触单片机这门新的知识内容到现在为止，差不多已经三四个多月的时间。有很高兴的一面，也有不舒服的一面，最高兴的就是接触到了全新的知识；拓宽了视野；掌握了一项全新的技术；还有是遇见了一位很好的导师；最主要的是让我们明白了学习的意义。最不舒服的就是熬夜敲代码；被一个问题"折磨"好几天；不过我明白，在相对于知识的海洋中，自己所掌握的就是这点知识，连皮毛都算是不上。变频技术结合单片机应用本身是一个比较传统一点的技术，他本身的难点在于对交直流信号的转化，以及如何利用单片机输出不同的波形去控制电机工作在不同的速度下。经过这么长时间的努力以及认真学习，我将这些困难已经一点一点的克服了。并且可以将电机在工作时候的速度运算出来。经过了自己的实战，我不但提高了对单片机概念的认识，把理论知识较好的运用到实践当中了，同时我也懂得了怎样去培育自身的创造力，以便不断的战胜自我，突破自己.创新也可以是在原来的基础上加以完善，使其能不断地完善，从而形成了真己的能力。反思：通过本次设计，对变频调速系统有了一定的了解，认识到要它与调速系统的不同与优势，以及它非凡的发展前景。但是对于我本次的设计来说仍有很大的不足，虽然可以实现最基本的功能，但在元件的选择方面以及其他功能方面都存在很大的缺陷。本设计最初以调试出实物为出发点，由于客观原因无法拿到实物，决定用仿真替代，但是自身考虑的不足以及知识储备的欠缺，仿真中部分仿真元件与确定的实物元件存在一定的偏差，只能对此基本原理进行仿真。通过本次设计，让我意识到自己仍存