【正文】 ........................................................................................ 6 無刷直流電動機的運行原理 ....................................................................................... 6 電動自行車的驅動 電機原理 .............................................................................................. 8 無位置傳感器直流無刷電動機工作原理 ................................................................... 9 3 直流無刷無位置傳感器電動自行車控制器的設 計 ............................................................... 11 直流無刷無位置傳感器電動機的數(shù)學模型 .................................................................... 11 電動自行車的運行參數(shù)顯示功能設計 ............................................................................ 13 速度顯示 ..................................................................................................................... 13 蓄電池的容量顯示 ..................................................................................................... 14 4 電動自行車控制器的硬件設計 ............................................................................................... 16 芯片的選擇 ........................................................................................................................ 16 無位置傳感器無刷直流電動機的反電動勢檢測及換向控制 ........................................ 18 電動自行車的 起 動方法 .................................................................................................... 19 驅動電路 ............................................................................................................................ 21 調速和過流保護 ................................................................................................................ 23 IV 電動自行車的調速 ..................................................................................................... 23 過流保護 ..................................................................................................................... 24 液晶顯示電路 .................................................................................................................... 25 5 系統(tǒng)軟件構成 ........................................................................................................................... 27 系統(tǒng)主程序結構 ................................................................................................................ 27 中斷程序 ............................................................................................................................ 28 反電勢過零中斷 ......................................................................................................... 28 定時中斷 ..................................................................................................................... 29 A/D 中斷 ...................................................................................................................... 31 程序編寫過程中的注意事項 ............................................................................................ 33 參考文獻 ....................................................................................................................................... 34 結束語 ........................................................................................................................................... 35 致謝 ............................................................................................................................................... 36 1 1 緒論 電動自行車 研究 的目的和意義 近年來，隨著人們生活的改善，摩托車、燃油助力車得到迅速發(fā)展，其排放的尾氣已造成城市空氣嚴重污染，一些城市相繼制定法規(guī)限制摩托車、燃油助 動 車的使用來保護環(huán)境。 hardware design. This topic researched electric bicycle which uses sensorless brushless DC permanent mag motor to drive, with the PIC16C74 microcontroller as the master chip. Thus not only overe the noise of brush DC motors, mutation spark shortings, but also avoid the deficiency caused by a position sensor。 本課題研制的電動自行車用無位置傳感器直流無刷永磁電動機來驅動，用 PIC16C74單片機作為主控芯片 。同時中國具有世界上最龐大的自行車市場，電動自行車產(chǎn)業(yè)在中國有著非常廣闊的應用前景。因此發(fā)展電動自行車具有良好的社會意義和客觀的經(jīng)濟效益。 它不僅克服了有刷直流電機的噪音、換向火花等缺點，而且避免了有位置傳感器直流無刷電機因位置傳感器帶來的不足；同時，它降低了制造和使用過程中的成本，提高了使用和維護的方便性，具有效率高、環(huán)保、經(jīng)濟和方便的特點以及具有良好運行性能和 巨大的市場潛力。 at the same time, it reduces the costs of the process of manufacturing and using, improves the convenience of use and maintenance, and it is high efficiency, environmental protection, economy and convenient characteristic with good performance characteristics and huge market potential. Keywords: electric bicycle。發(fā)展短距離的綠色交通工具替代摩托車、燃油助 動 車成為一些國家的經(jīng)濟和社會課題。 電動自行車與摩托車、燃油助 動 車相比較，它具有突出的優(yōu)點 [1]： (1) 無污染 電動自行車是以蓄電池發(fā)出的電能作為驅動能源，以電動機作為動力，運行過程中沒有廢氣排放；因此和摩托車、燃油助動車相比，沒有污染。 (4) 效率高 摩托車、燃油助動車的效率一般只有 30%左右，而電動自行車的效率可以達到 70%以上。電動自行車正是在這樣的呼喚下，逐步走進人們的生活中。目前電動自行車用蓄電池基本是經(jīng)濟實惠的鉛酸電池 。燃氫電池、納米碳管蓄能高、 壽命長、性能優(yōu)良單成本高昂，隨著科技的發(fā)展，它們將是未來電動自行車動力源的發(fā)展方向。電動自行車 電機 的驅動方式有：輪轂式驅動、中置式驅動 、摩帶式驅動 和 側 掛式驅動。 2) 產(chǎn)生 PWM 調制信號， 使 電機的電樞電壓隨給定速度信號而自動變化，實現(xiàn)電機開環(huán)調速。 現(xiàn)在的電動自行車被 稱為高技術的結合體 ，這是很真實的描述。控制電路中兼有對電池電量監(jiān)視系統(tǒng)，當電池放電達到臨界點時可以自動切斷電源，保護電池免受過量放電而損壞或影響壽命 [2]。 但是目前電動自行車的發(fā)展受到巨大阻力，可能陷入迷局，呼吁政府支持，主要障礙有：沒有車的名分，無法管理；沒有路權，無法行駛 [3]。 雖然電動自行車不能與機動車相比，但是要緩解公交車的壓力，甚至替代公交車，改進電動自行車的性能是當今時代的需求。而且隨著社會的不斷進步，人們生活水平的提高，環(huán)境保護和能源節(jié)約問題已經(jīng)越來越受到重視，開發(fā) “零污染 ”、高效率的綠色環(huán)保電動自行車替代已成為一個不可逆轉的趨勢，且具有良好的發(fā)展前景。 論文的主要內(nèi)容 本課題研究的主要內(nèi)容是利用現(xiàn)代單片機技術來解決無位置傳感器無刷直流電機換向問題，從而解決電動自行車控制、驅動中不完善的地方，同時設計出方便用戶使用的電 5 動自行車運行參數(shù) 的 顯示。 (4) 通過電池的合理選擇，來保證控制器的正常運行。隨著科學技術的發(fā)展，開關型晶體管的研制成功，為直流電機的發(fā)展帶來生機。通常把這種利用檢測繞組反電動勢獲得位置信號的直流無刷電機稱為反電動勢法無刷直流電機或直流無刷無位置傳感器電機。由于電力電子逆變器的換向作用，使得這兩個磁場的方向在電動機運動的過程中始終保持一定的角度，從而產(chǎn)生最大平均轉矩而驅動電動機不停地運轉，與直流有刷電動機不同，直流無刷電動機的電樞轉一圈，定子繞組只換 向 6 次，每個極下?lián)Q 向 三次，相當于只有三個換向片的直流電動機。電角度順序使 V5和 V V1和 V V1和 V V3 和 V2兩兩導通， 即可 使定子磁動勢分別如圖 (c)、圖 (d)、圖 (e)、圖 (f)所示， 從 而形成 圖 逆變器主電路 旋轉磁動勢，在這個磁動勢的作用下，轉子也會隨之旋轉 ，如果使開關管反復按上述規(guī)律導通，即可使轉 子持續(xù)旋轉下去，且定子磁動勢總是超前于轉子磁極軸線角度 60176。 無刷直流電動機的運行原理圖 F