【正文】 s largest virgin forest, and known for its spring and ecological environment, Arxan is marveled at by many tourists as the purest land on earth. You cannot miss out the Autumn of Arxan. It is definitely the best with brightlycolored scenery full of emotions. Autumn in the northern part of the country es earlier than the South. A September rain followed by the footprints of Autumn brings more colors to the once emerald green mountain and blooming grassland. Shutterbugs flock to see for themselves the marvel of splendid colors around the mountains and waters, many of whom have travel a long distance and even camp here only to capture a moment of the nature wonder. The silver birch turns golden, while the larch is still proudly green. You will find yourself drowned in the intoxicating red of the wild fruits as well as the glamour of flowers in full blown. And your heart will be lingering on the woods as it39。僅授我以文，而且教我做人，使我終生受益無窮。 （ 3） 低成本的速度檢測及在此條件下的軟件算法的研究 [18]。 我認為 在本 設計的 基礎上值得 深入 研究的 內(nèi)容 如下： （ 1）電動車低速運行時力矩的 抖動 現(xiàn)象 。 能夠解決影響電動自行車直流無刷電機控制器性能的突出問題， 使控制器的可靠性、穩(wěn)定性、人性化以及 運行性能有了進一步提高 。 在柔性電子剎車的測試中，先使電機的轉(zhuǎn)速達到 2021RPM。采用額定電壓 24V，額定功率 60W，轉(zhuǎn)速 3000RPM的帶霍爾傳感器的永磁無刷直流電機 作為驅(qū)動受控對象，對系統(tǒng)進行了驗證。加入堵轉(zhuǎn)保護設計以后，當速度設定值較高而電機又無法正常轉(zhuǎn)動的狀態(tài)持續(xù) 1 秒（可由程序設定）時，關閉系統(tǒng) PWM 波輸出。過流保護電路可以對 MOS 管進行保 護，將電機最大相電流限制在設定范圍之內(nèi)，當檢測獲取到的電流超過設定值時關閉驅(qū)動 MOS 管，防止 MOS 管上大電流流過時產(chǎn)生不可恢復的損壞。 柔性電子剎車模塊 柔性電子剎車（ EABS）是目前用在汽車上比較成熟的一個重要的安全保護功能，EABS 的性能可以體現(xiàn)出控制器的技術含金量，也是使電動自行車鶴立雞群的一大優(yōu)點。在軟件設計中，調(diào)速手柄產(chǎn)生的模擬電壓經(jīng)采樣變換后，如果調(diào)速手柄產(chǎn)生的電壓值在程序設定的時間范圍內(nèi)沒有較大的變化，電動車就自動進入巡航狀態(tài)。電子換相子程序通過查表的方法確定電機的運行狀態(tài)。當再次獲取到的電流值小于故障電流值時，使 PWM 波重新輸出，這部分程序放在對突發(fā)事件的中斷處理中 [14]。循環(huán)主體部分包括對轉(zhuǎn)把信號和電源電壓采樣，獲取剎車信號并處理以及實現(xiàn)雙閉環(huán)調(diào)速。 （ 2） 實現(xiàn)電動車各項功能設計。圖 11 所示為轉(zhuǎn)把輸入電路，其中 J3 為霍爾手柄接口。安裝霍爾元件時，應使其盡量靠近永磁體，否則會造成輸出信號電 平太低，影響正常工作。采樣比較電路如圖 9 所示 ?，F(xiàn)在電流檢測模塊種類很多，具有使用方便、反應靈敏、報警值可調(diào)和多路檢測等優(yōu)點；但是成本較高，不易排查故障。為了保護功率開關管，每個開關管上都并聯(lián)快速續(xù)流二極管 IN4148。 12 +E1100uFC2104+E2220uF+E3470uFC3104+5VR71KR615KR1150Vin1GND2Vout3U3LM7805R36kR4510C4104R551RD521N4148D511N4148+E1147uF24V18VVin1GND2Vout3U2LM7818 圖 7 電源電路 本設計電源電路轉(zhuǎn)換為 5V 和 18V。 電 動車在正常騎行時，控制器的大功率 MOSFET 管處于開關工作狀態(tài)。 雙閉環(huán)調(diào)速原理圖如圖 5 所示。內(nèi)環(huán)為電流回饋環(huán)，對速度10 控制電路的輸出電流設定值與經(jīng)采樣電阻采樣放大轉(zhuǎn)換得到的電流值，通過合 適的算法，計算出對應的 PWM 波，從而實現(xiàn)電動機的閉環(huán)調(diào)速控制。脈沖寬度調(diào)制屬于模擬控制方式，是根據(jù)相應載荷的不同來調(diào)制 MOS 管柵極的偏置量，來改變 MOS 管導通時間的。 光電隔離電路占用9 空間小，構造簡單，但共模抑制能力不強，傳輸速 度較慢。根據(jù)單片機輸出的邏輯信號， T1~T6 會順序?qū)ê完P斷，從而驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)。 （ 4） 過載能力強，制動效果好 。AT89S52 引腳排列如圖 1 所示。 控制芯片的選取 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash存儲器。未來應用 DSP 作為電動車控制器的主控芯片是 一種勢不可擋 的 趨勢。電動車控制器從結(jié)構上可以分兩種：分離式和整體式。根據(jù)流入定子繞組的激勵電流波形的不同來劃分，直流無刷電機可以分為方波直流電機（ BLDCM）和正弦波直流電機（ PMSM）。 1978 年 MAC 的無刷直流電機及其相應驅(qū)動器的出現(xiàn)使無刷直流電機開始真正進入實用階段。我國有廣泛的人口資源，在小城市以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)大部分人都以自行車代步，電動車的市場潛力十分巨大。電動車的發(fā)展進入關鍵時期，機遇與挑戰(zhàn)并存。 Brushless direct current motor。 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。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卻破壞了大自然的生態(tài)平衡，對生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響。 電動自行車以較快的速度進入市場，逐漸取代自行車成為不可或缺的交通工具。由過去簡單的起動停止控制、以提供驅(qū)動為目的應用，轉(zhuǎn)變?yōu)閷ζ渌俣取⑥D(zhuǎn)子位置、轉(zhuǎn)矩等精確的4 控制，以及對這些被控量的邏輯綜合控制，使被控制的機械運動更符合預想要求。無刷直流電機在保持了傳統(tǒng)直流電機的良好動、靜態(tài)調(diào)速特性的同時，還具有構造簡單、運行可靠、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。運行時，霍爾位置傳感器獲得電機轉(zhuǎn)子位置信息，經(jīng)過處理后輸入控制器進行邏輯綜合，之后控制器輸出 PWM 波使功率逆變驅(qū)動電路中的開關管有序的導通和截止，從而實現(xiàn)電子換流，驅(qū)動直流電機可靠穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。這類控制器在初期的電動車中采 用較多。所以目前這類電動自行車控制器得到廣泛的關注和研究。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。 與前兩類電機相比，無刷直流電機的優(yōu)點有： （ 1） 電機性能好，具有轉(zhuǎn)矩大的特性 。 無刷直流電機結(jié)構 如圖 2 所示 。 表 1 導通換相關系表 Ha Hb Hc 導通的 MOS 管 導通相 1 1 0 T1 T2 U→W 0 1 0 T2 T3 V→W 0 1 1 T3 T4 V→U 0 0 1 T4 T5 W→U 1 0 1 T5 T6 W→V 1 0 0 T6 T1 U→V 高壓三相場效應管電機驅(qū)動芯片 IR2103S 在功率變換電路中，根據(jù)主電路的結(jié)構分布，功率開關器件驅(qū)動方式有兩種：直接驅(qū)動和隔離驅(qū)動。采用抗干擾 CMOS 工藝制造， DIP8 腳封裝，具有獨立的低端輸入通道和高端輸入通道；其高端工作電壓可達 600V；輸出電壓范圍 10～ 20V；工作頻率可達 500kHz；導通、關斷延遲小，響應迅速 [6]。 速度電流雙閉環(huán)調(diào)節(jié) 整個雙閉環(huán)控制系統(tǒng)包括電流回饋控制環(huán)和速度回饋控制環(huán)。而且雙閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)以速度調(diào)節(jié)電路 的輸出作為電流調(diào)節(jié)電路的輸入設定值，對速度調(diào)節(jié)電路的輸出做出限制就同時限制了電路中的電流大小，從而實現(xiàn)保護逆變橋的作用 [8]。 “軟啟動 ”可以緩解零狀態(tài)起步時耗電量大的問題，能延長一次充電的騎行里程。過熱保護、欠壓保護、過流保護和堵轉(zhuǎn)保護等功能的實現(xiàn)，由運算放大器采樣放大處理后送至單片機，再由單片機控制是否禁止輸出 PWM波 [9]。所謂單極性 PWM 控制，就是兩個開通管中一個開關管采用定頻調(diào)寬的 PWM 控制，另一個開關管常開。 13 VD6FR107VT1MOSFETNVT2MOSFETN51R23Res251R22Res212345678IC3IR2103S18V24V GND47pFC2222C1U至電機 U 相GND 圖 8 驅(qū)動電路 電流采樣電路 對于無刷直流電動機，在較大負載低速運行時，電機轉(zhuǎn)子繞組相線會產(chǎn)生較大電流，從而使得大功率 M0S 管中流入大電流，這樣容易導致 M0S 管燒壞，控制器無法正常運行。因此本系統(tǒng)采用第 2 套方案，降低成本，優(yōu)化算法。當霍爾元件置于外磁場中有電流流過時，輸出霍爾電勢信號；當其沒有外磁場作用時，其輸出端無信號輸出?；魻栁恢脵z測電路如圖 10 所示 ，其中 J1 為霍爾傳感器接口。 3. 系統(tǒng)軟件設計 16 軟件整體設計方案 系統(tǒng)軟件采用純模塊設計，在 KEIL 集成開發(fā)環(huán)境中由 C 語言編寫完成，軟件設計主要完成以下功能： （ 1） 實現(xiàn)無刷直 流電動機的軟啟動和電子換相。設計了堵轉(zhuǎn)保護、過載保護、上電自檢、欠壓保護、過流保護以及防飛車保護等，提高安全性且更人性化。這類處理程序包含在閉環(huán)調(diào)速控制環(huán)節(jié)。而 111 為不應該存在的狀態(tài)，若出現(xiàn)這種狀態(tài)，說明電機或者霍爾傳感器可能出現(xiàn)故障，此時程序應當立即停止運行。手動巡航的實現(xiàn)只需要按下巡航按鈕，電動車就進入巡航模式。定時中斷服務子程序不斷掃描以獲取外部輸入的各種信號，如剎車信號、巡航信號等。其流程圖如圖 15 所示。堵轉(zhuǎn)是指由于程序中速度給定值設置較高，此時控制器有 PWM 波輸出，但是電機由于電子換相順序紊亂而無法正常運行，在兩個相位之間來回轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象。在調(diào)試過程中，能夠很容易找到錯誤位置?？梢钥闯鲭妱榆噭倖愚D(zhuǎn)速較低時，電機轉(zhuǎn)矩迅速增大。 圖 19 堵轉(zhuǎn)保護相電流波形 通過波形圖可以看出，在電機發(fā)生堵轉(zhuǎn)時，相電流迅速增大，此時保護程序啟動，使輸出 PWM 波占空比迅速減小，從而相電流減小，保護電機不至于損毀。 針對原有直流無刷電機控制器電流采樣的快速性、準確性問題， 設計出合理的電流采樣保持電路。數(shù)字化設計具有參數(shù)修改方便、減小系統(tǒng)對器件性能依賴、提高工作效率和便于實現(xiàn)多種功能等優(yōu)點。值此畢業(yè)論文完成之際，我謹向所有關心、愛護、幫助我的人們表示最誠摯 的感謝與最美好的祝愿?；叵胝麄€論文的寫作過程，雖有不易，卻讓我除卻浮躁，經(jīng)歷了思考和啟示，也更加深切地體會了科研的艱難與不易，因此倍感珍惜。 Festival. In this day, girls will throw a sewing needle into a bowl full of water 。同時也感謝這篇論文所涉及到的各位學者。 參考文獻 [1] 唐蘇亞 .我國電動自行車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 [J].電機技術 ,2021(2): 3943. [2] 顧軍民 .基于 MSP430的電動車穩(wěn)壓充電器研制 [D].江蘇 :江蘇大學 ,2021. [3] 顧銘 .無刷直流電機控制系統(tǒng)設計 [D].大連 :大連理工大學 ,2021. [4] 萬文斌 ,劉瑞芳 .基于直流無刷電機的電動車智能驅(qū)動系統(tǒng)設計 [J].儀表技術 ,2021(3): 79. [5] 姜書政 ,王桂海 .基于 AT89S52單片機的電機控制系統(tǒng)設計 [J].現(xiàn)代電子技術 ,2021,33(7): 3840. 25 [6] 魏昌洲 .基于 DSP的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)研究 [D].南京 :南京航空航天大學 ,2021. [7] 郭崇軍 ,李琦 ,洪權 ,許強 .基于 C8051的無刷直流電機控制系統(tǒng) [J].機電工程 ,2021,24(9): 3638. [8] 駱嬌 .基于 AVR 單片機的電動自行車控制系統(tǒng)研究 [D].大連 :大連理工大學 ,2021. [9] 葛榮 ,張邦武 .電動自行車控制器的設計與實現(xiàn) [J].南通職業(yè)大學學報 ,2021,19(2): 3539. [10] 吳