【正文】 ......................................................... 6 無刷直流電動機的發(fā)展 ............................................................................................... 6 無刷直流電動機的運行原理 ....................................................................................... 6 電動自行車的驅(qū)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(shè) 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(shè)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(shè)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(qū)動電路 ............................................................................................................................ 21 調(diào)速和過流保護 ................................................................................................................ 23 IV 電動自行車的調(diào)速 ..................................................................................................... 23 過流保護 ..................................................................................................................... 24 液晶顯示電路 .................................................................................................................... 25 5 系統(tǒng)軟件構(gòu)成 ........................................................................................................................... 27 系統(tǒng)主程序結(jié)構(gòu) ................................................................................................................ 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(jié)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。 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(qū)動，用 PIC16C74單片機作為主控芯片 。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。 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。 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(qū)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。電動自行車正是在這樣的呼喚下，逐步走進人們的生活中。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。 2) 產(chǎn)生 PWM 調(diào)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(diào)速?？刂齐娐分屑嬗袑﹄姵仉娏勘O(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]。 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。 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(shù)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(qū)動中不完善的地方，同時設(shè)計出方便用戶使用的電 5 動自行車運行參數(shù) 的 顯示。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)型晶體管的研制成功，為直流電機的發(fā)展帶來生機。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(zhuǎn)矩而驅(qū)動電動機不停地運轉(zhuǎn)，與直流有刷電動機不同，直流無刷電動機的電樞轉(zhuǎn)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。 無刷直流電動機的運行原理圖 Fa A B C A’ B’ C’ N S (a) A B C A’ B’ C’ N S Fa (b) A B C A’ B’ C’ N S Fa (c) A B C A’ B’ C’ N S Fa (d) A B C A’ B’ C’ N S Fa (e) A B C A’ B’ C’ N S Fa (f) C′ C B A′ A B′ + _ V1 V2 V6 V4 V5 V3 W V U 8 圖 各相繞組導(dǎo)通示意圖 由上述的分析可見，要使直流無刷電動機正確的換 向 運行，必須知道圖 所示的六個轉(zhuǎn)子關(guān)鍵位置，六個轉(zhuǎn)子關(guān)鍵位置即對應(yīng)著直流無刷電動機的反電動勢的過零點后的30176。 360176。從圖 中可以看出，反電勢在 60176。)，到圖 (b)所示的位置，此時使 V4， V5 導(dǎo)通， V3關(guān)閉，讓 AA′相、 CC′ 相有外加電壓， BB′ 相沒有外加電壓，可以檢測 BB′ 相產(chǎn)生的反電勢過過零點再延時 30176。 360176。 ωt A—A′ ωt C—C′ ωt B—B′ 0 0 0 11 3 直流無刷無位置傳感器電動自行車控制器的設(shè)計 直流無刷無位置傳感器電動機的數(shù)學模型 [7] 無刷 直流電機的無位置傳感器控制的關(guān)鍵 技術(shù) 在于轉(zhuǎn)子位置信息的獲取及估算方法。 電動自行車的運行參數(shù)顯示功能設(shè)計 本課題 只 對速度 顯示和 蓄電池容量顯示做了簡要設(shè)計。蓄電池的總?cè)萘客ǔＳ贸渥汶姾?放電至其端電壓達到規(guī)定值時所釋放出的總電量來表示。 蓄電池的電勢是指蓄電池在開路時的端電壓，由于蓄電池內(nèi)阻 r 的存在，當蓄電池兩端接上負載 R 時，內(nèi)阻上就會產(chǎn)生壓降，