基于STM32的单相电机调速控制器的设计*

王卓然，曾 敏，袁 松，胡子鑫

（华南理工大学 机械与汽车工程学院，广东 广州 510641）

0 引言

单相异步电动机具有结构简单、价格低、性能良好、操作方便等特点，被广泛地应用于工业、农业和日常生活中[1-2]。目前异步电机的调速方法主要采用变频调速和调压调速两种[3]，其中调压调速线路简单、成本低廉、没有谐波干扰现象，在异步电动机调速控制方面已逐步体现出优势。另外，为了实现电动机的调速控制，与常规模拟调速方法相比较，数字控制具有控制精度高、柔性化和模块化程度高等特点，对外部环境复杂、对产品性能要求高的场景（如风机的通风、排尘和冷却）适用性更好[4-5]。

本文提出了一种基于STM32F103 控制的单相异步电动机的调压调速方法，通过控制双向晶闸管（TRIAC）导通时间实现调压调速。设计了相应的主电路和控制电路，通过仿真和实验分析优化电路参数，从而实现风机系统调压调速目的。

1 单相调压调速原理

单相交流调压电路波形如图1 所示。图中α 为触发角，φ为阻抗角，θ 为导通角，则有[6-7]：

图1 单相交流调压电路波形[8]

当φ 一定时，输出电压uo分为两种情况[8]：

（1）φ<α<π 时，随着α的增大，交流调压调速电路的输出电压有效值逐步减小，可表示为：

式中Ui和Uo分别为电源电压ui和输出电压uo的有效值（2）0<α≤φ 时，触发脉冲信号不能使用窄脉冲，使用宽脉冲或脉冲列触发方式可以输出全压。

综上所述，当触发角的取值范围为φ<α<π 时，控制器能够实现单相交流电路的调压调速。

2 电路设计与仿真

2.1 主电路及触发电路设计

控制器主电路采用TRIAC 和电感L 串联。触发电路通过光耦与控制电路隔离，如图2 所示。STM32F103 发出的触发信号将OUT1 点的电平拉低，ui通过R1、R2、光耦U 和R3接到触发端b 点，TRIAC 导通；当OUT1 为高电平时，U 不通，TRIAC 没有触发信号[9-10]。……