【正文】 器的設(shè)計應(yīng)兼顧蓄電池和電機(jī)的實際使用情況，合理分配蓄電池、控制器和電機(jī)之間的關(guān)系，將其作為一個整體系統(tǒng)來設(shè)計，這樣才能得到較為匹配的電動車控制器。運(yùn)行時，霍爾位置傳感器獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信息，經(jīng)過處理后輸入控制器進(jìn)行邏輯綜合，之后控制器輸出PWM波使功率逆變驅(qū)動電路中的開關(guān)管有序的導(dǎo)通和截止，從而實現(xiàn)電子換流，驅(qū)動直流電機(jī)可靠穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。BLDCM用電子換相克服了以前直流電機(jī)機(jī)械換相的缺點，用永磁材料做轉(zhuǎn)子省去了電刷；而PMSM是用永磁材料代替普通電機(jī)轉(zhuǎn)子中的勵磁繞組，省去了勵磁繞組、滑環(huán)和碳刷。無刷直流電機(jī)在保持了傳統(tǒng)直流電機(jī)的良好動、靜態(tài)調(diào)速特性的同時，還具有構(gòu)造簡單、運(yùn)行可靠、易于控制、不產(chǎn)生火花、電磁噪聲低、效率高、轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)異等優(yōu)點。從而引發(fā)了對無刷直流電機(jī)研究的小高潮，之后研制成功方波無刷直流電機(jī)和正弦波無刷直流電機(jī)。由過去簡單的起動停止控制、以提供驅(qū)動為目的應(yīng)用，轉(zhuǎn)變?yōu)閷ζ渌俣?、轉(zhuǎn)子位置、轉(zhuǎn)矩等精確的控制，以及對這些被控量的邏輯綜合控制，使被控制的機(jī)械運(yùn)動更符合預(yù)想要求。隨著我國城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程的推進(jìn)及農(nóng)村道路狀況的不斷改善，自行車的使用逐漸被電動車所代替，所以對電動車的需求量會逐漸增大。電動自行車以較快的速度進(jìn)入市場，逐漸取代自行車成為不可或缺的交通工具。這不但要求人們節(jié)約能源，更要求人們注重環(huán)境保護(hù)，以實現(xiàn)人與自然的和諧可持續(xù)發(fā)展。此外，石油燃燒產(chǎn)生的二氧化碳雖然對人體健康沒有太大危害，但是造成的溫室效應(yīng)卻破壞了大自然的生態(tài)平衡，對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。 Double closedloop control。利用無刷系統(tǒng)電子換向的特點，根據(jù)能量回饋制動原理實現(xiàn)柔性電子剎車。同意省級優(yōu)秀畢業(yè)論文評選機(jī)構(gòu)將本畢業(yè)論文通過影印、縮印、掃描等方式進(jìn)行保存、摘編或匯編；同意本論文被編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索和查閱。題 目： 電動自行車控制器的設(shè)計 姓 名： 學(xué) 號： 系 別： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 2013年5月18 日畢業(yè)論文（設(shè)計）作者聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。本畢業(yè)論文內(nèi)容不涉及國家機(jī)密。結(jié)合高效的編程算法簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了系統(tǒng)成本，增強(qiáng)了系統(tǒng)性能，提升了騎行舒適度，可以滿足不同應(yīng)用場合的需求。 Electric absorption braking system引言步入二十一世紀(jì)，是呼喚綠色環(huán)保的時代，環(huán)境保護(hù)和能源問題成為最突出的兩大主題。在當(dāng)前工業(yè)面臨能源問題和環(huán)境問題的巨大挑戰(zhàn)的現(xiàn)狀下，發(fā)展清潔能源，實現(xiàn)能源動力系統(tǒng)的電氣化，推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，已經(jīng)成為當(dāng)前發(fā)展的目標(biāo)[1]。我國石油資源相對比較貧乏，尾氣的排放又是目前大中城市大氣污染的主要原因。人們環(huán)境保護(hù)意識的提高、對能源問題的關(guān)注以及高新科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，也有力的促進(jìn)了電動車產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展。目前，我國市場上電動車品種規(guī)格很多，動力多采用有刷或無刷的輪式直流電機(jī)，工作電壓為24V／36V或48V，功率在150W~450W之間；蓄電池一般用的是免維護(hù)鉛酸蓄電池，容量為12Ah，充電時間在3~8小時左右，充電一次行駛里程約50KM；車速低于20KM／H，爬坡能力在12o上下；車型有普通型和豪華型，車重約35KG，載重量約75KG[2]。因此現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù)離不開功率器件和電機(jī)控制器的發(fā)展。近幾十年以來，隨著永磁新材料、集成電子技術(shù)、自動控制理論以及電子技術(shù)尤其是大功率開關(guān)器件的快速發(fā)展，使得直流無刷電機(jī)得到了長足的發(fā)展。其應(yīng)用從最初的軍事工業(yè)，快速向民用行業(yè)以及工業(yè)自動化領(lǐng)域迅速擴(kuò)展。在相同的條件下，驅(qū)動電路獲得方波相對比較容易，并且控制比較簡單，因此BLDCM的應(yīng)用要比PMSM廣泛的多。 電動自行車控制器的研究現(xiàn)狀及存在的問題電動車控制器是用來控制電動自行車電機(jī)的運(yùn)行、速度以及其它電子部件的核心器件，它就是電動自行車的大腦，是電動車上最重要的部件。目前來看，電動自行車控制器的控制系統(tǒng)主要有以下幾類：（1）模擬控制系統(tǒng)：由大量分立元件配合少量集成芯片組成的模擬電路構(gòu)成；（2）專用控制系統(tǒng)：由控制無刷直流電機(jī)的專用高集成度芯片配以外圍功能電路構(gòu)成；（3）數(shù)?；旌峡刂葡到y(tǒng)以及全數(shù)字控制系統(tǒng)：以單片機(jī)、高速DSP芯片以及ARM芯片為核心加以外圍功能電路構(gòu)成[4]。近年來DSP和ARM的迅速發(fā)展，也為電機(jī)控制核心芯片的選擇開辟了一種新的途徑，如ADI公司的ADMC3xx系列，TI公司的TMS320C2xx系列及Motorola公司的DSP56F8xx系列，這些都是由一個以DSP為基礎(chǔ)的核心，并結(jié)合電機(jī)控制所需的外部功能電路，集成在單一芯片內(nèi)，使控制器整體體積大大縮小、各部分結(jié)構(gòu)緊湊、易于使用、可靠性提高。由于控制器非常注重成本，而DSP和ARM的控制策略的理論研究還不夠成熟。2. 電動自行車控制器的設(shè)計原理及硬件電路 主要元件的選取現(xiàn)在市場上大部分電動車生產(chǎn)廠商采用Motorola公司的MC330xx系列無刷直流電機(jī)專用集成控制芯片，該芯片包含了無刷電機(jī)控制系統(tǒng)必需的基本控制功能。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。但是異步電機(jī)存在較大的銅損，運(yùn)行效率低，特別是在低速運(yùn)行時，效率較低。（2）速度調(diào)節(jié)范圍寬，可以全功率運(yùn)行在任何轉(zhuǎn)速下。（6）電機(jī)采用電子換相，可靠性高。圖2 無刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)目前技術(shù)較為成熟的驅(qū)動方式為全橋式電機(jī)驅(qū)動，圖3所示為無刷直流電機(jī)的驅(qū)動電路簡化圖。霍爾傳感器位于電機(jī)內(nèi)部，呈120o分布，導(dǎo)通的次序由霍爾傳感器獲取的轉(zhuǎn)子位置信號決定。隔離驅(qū)動方式需要將驅(qū)動模塊、控制模塊和主電路分開，以免引起干擾造成整體電路不穩(wěn)定。但是輸出信號的最大傳輸帶寬受磁飽和特性的限制，信號的頂部不易傳輸，且限制最大占空比在50％以內(nèi)。本設(shè)計采用DIP封裝的IR2103S，驅(qū)動芯片IR2103S引腳排列如圖4所示。PWM脈寬調(diào)速，是指通過改變開關(guān)器件的通斷時間，來改變電樞兩端的平均電壓，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的方式。系統(tǒng)的電流反饋控制環(huán)和速度反饋控制環(huán)的控制都是數(shù)字控制方式，都由單片機(jī)來完成。這種方法可以實時根據(jù)預(yù)設(shè)速度大小與實際運(yùn)行速度大小的差值及時控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，在差值較大時增大電機(jī)轉(zhuǎn)矩，加快速度變化，使電機(jī)速度較快地把達(dá)到預(yù)設(shè)值。電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制由單片機(jī)輸出相對應(yīng)的信號控制開關(guān)管的導(dǎo)通相序。控制電路實現(xiàn)電機(jī)的啟動、電子換相、無級調(diào)速、電子剎車制動等控制并可以對電機(jī)進(jìn)行保護(hù)；驅(qū)動電路利用IR2103S的自舉技術(shù)驅(qū)動大功率MOSFET管的導(dǎo)通和截止驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行；外圍功能電路做到對各種信號的采樣處理、對不同電路的供電、保護(hù)等。常規(guī)的電子換相是直接獲取霍爾傳感器采集得的信號進(jìn)行換相控制，同時將電機(jī)速度反饋信號和手把給定的速度信號相減，得出偏差，經(jīng)過控制算法得出控制量。行駛速度與控制器輸出PWM波的電壓成正比。 模塊電路的設(shè)計 電源電路電源工作性能的好壞關(guān)系到整個控制系統(tǒng)的穩(wěn)定。被控?zé)o刷直流電機(jī)額定工作電壓為24V，為濾除電機(jī)工作時母線上的波紋，使母線電壓穩(wěn)定，并聯(lián)了一個大電容用來濾波。本電路中上橋臂開關(guān)管采用PWM控制，下橋臂開關(guān)管常開式。其基本參數(shù)為：漏源最大電壓 VDSS=60V，源極最大連續(xù)電流ID=60A，源極最大沖擊電流I=320A[10]。因此用電流檢測電路來時時監(jiān)控電流大小必不可少，以便電流過大時及時發(fā)出中斷指令來保護(hù)控制器。方法為：在直流繞組側(cè)接合適阻值以及功率的分流電阻，通過測量分流電阻上的電壓，可以得到直流回路中的電流值；然后對比直流電機(jī)三相繞組的各相相電壓就可以確定采樣獲取到的電流屬于哪一相。電路運(yùn)用LM358構(gòu)成電流比較電路，經(jīng)放大后輸出信號給數(shù)模轉(zhuǎn)換端口，之后輸送給單片機(jī)，完成電流采樣。因此，能否有效控制無刷直流電機(jī)取決于轉(zhuǎn)子位置的精確測定?；魻柺轿恢脗鞲衅骶哂袠?gòu)造簡單、價格低、體積小、工作可靠的優(yōu)點。PWM波驅(qū)動無刷直流電機(jī)是依靠霍爾傳感器獲取的位置信號控制逆變器電子換流來實現(xiàn)的。圖10 霍爾位置檢測電路 轉(zhuǎn)把輸入電路電