【正文】 時，電機產(chǎn)生的反電勢可以被檢測到，此時閉合開關(guān)給電機供電，實現(xiàn)電動自行車的 起 動。電機外同步加速時，定子磁動勢步進旋轉(zhuǎn)的速度取決于逆變器改變節(jié)拍的頻率，而逆變器改變節(jié)拍的頻率將完全取決于加速曲線中的定時值；電機實際加速時，將很快檢測到反電勢的位置信號 ，進而用反電勢位置信號代替外同步信號，切入自同步運行。單片機將 UK值采樣后經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后送到 PWM 波占空比寄存器來決定 PWM 波占空比。在直流無刷電機驅(qū)動主電路中使用的每個功率管 MOSFET 實際上在其內(nèi)部集成并聯(lián)一個續(xù)流二極管，如圖 所示。電角度之后的位置記為 θE1，再轉(zhuǎn)過 60176。 圖 中所示，單片機的 RC RC RC5分別和驅(qū)動電路上橋臂的三路相連，控制上橋臂的三路功率開關(guān)器件開或關(guān)； RB RB RB3分別和驅(qū)動電路下橋臂的三路相連，控制下橋臂的三路功率開關(guān)器件開或關(guān)。 PIC16C74 單片機主要性能特點可歸納如下： (1) 簡指令集，僅有 37 條指令。目前市場上單片機種類型號非常多，多家公司在生產(chǎn)，各有所長。 圖 ICM7211(A)原理框圖 蓄電池的容量顯示 電動自行車在使用過程中蓄電池的剩余容量顯示給用戶帶來比較大的方便，它表明蓄電池提供的電能大約能夠使電動自行車行 駛多少里程，蓄電池是否需要充電等。 180176。時 (即檢測到反電勢過零點再延時 30176。 300176。的方波，因而三相合成磁動勢不是恒速旋轉(zhuǎn)的，而是跳躍式的步進磁動勢，它和恒速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁動勢產(chǎn)生 轉(zhuǎn)矩 ， 除了平均轉(zhuǎn)矩之外，還有脈動分量。如今電動自行車已是公認的綠色交通工具 ， 日本和美國的電動自行車技術(shù)水平勝過我國，無論從車的外觀和內(nèi)在質(zhì)量上都堪稱佳品，但 其價格卻令國人望而生畏 ，因而研制新型系統(tǒng)有效限制制造成本是必然趨勢 [4]。在電動機的調(diào)速控制方面，采用了 最新 電力電子器件和集成電路，達到智能控制的境界。如果其成本有所下降，進而降低車的售價，那么以配載鋰電池和鎳氫電池為主的電動自行車將會大面積普及。因此要減少污染并提高其工作效率，對電動自行車控制器的研究和設(shè) 計是現(xiàn)在科技的必然趨勢。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(yīng)用前景。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。目前電動自行車用蓄電池基本是經(jīng)濟實惠的鉛酸電池 。 現(xiàn)在的電動自行車被 稱為高技術(shù)的結(jié)合體 ，這是很真實的描述。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(zhuǎn)的趨勢，且具有良好的發(fā)展前景。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。第一代電動自行車使用的 是有刷高速繞組式電機，電機的轉(zhuǎn)速達 3000轉(zhuǎn)左右，通 過齒輪減速，其噪音大，效率低，故障率高；第二代電動自行車使用的 是有刷低速電機或有位置傳感器的無刷電機，其噪音、故障率有所下降，效 率有所提高，但維護、安裝難度還 是比較大；第三代電動自行車使用的 是無刷無位置傳感器的稀土永磁電機，其噪音小，效率高，維護、安裝都比較方便。以圖 為例，假設(shè)轉(zhuǎn)子在圖 (a)所示的位置為 0176。 360176。數(shù)據(jù)線 B0～ B3接a1 f1 e1 d1 c1 g1 b1 a2 f2 e2 d2 g2 b2 c2 14 單片機的 I/O 口，輸入 BCD 碼， BCD 碼經(jīng)譯碼器譯碼后輸出七段顯示字形數(shù)據(jù)。若控制方法復(fù)雜、運算量較大，精度性能要求較高，可以選用 OSP高能 芯片。 MC330305 是一個控制電路，它的功率輸出應(yīng)由外部電路組成，加上適當(dāng)電路可組成大功率電路，還可容易地形成閉環(huán)。因此將比較器 LM324 的三路輸出與 PICl6C74 單片機的 RB RB RB7三個引腳相連接，如圖 所示，并將 RB RBRB7 設(shè)置成輸入狀態(tài)，當(dāng)反電勢過零時引起比較器輸出電平變化，從而引起單片機的中斷來處理計時和延時過程。 在圖 中，縱坐標 ωe 為轉(zhuǎn)子電角速度，橫坐標為加速時間，那么 ωe而在下半橋臂中則要讓 P 點為高 (低 )電平時，功率管 MOSFET 導(dǎo)通，為低 (高 )電平時，功率管 MOSFET 關(guān)斷，以避免出現(xiàn)電源短時的直通，燒壞功率器件現(xiàn)象。 當(dāng) RA0將給定 UK值采樣后經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換送給占空比寄存器 CCPR1L，由單片機的 CCP1端口發(fā)出 PWM 波 (其硬件連接如圖 所示 )，對與下橋臂相連的 I/O 口輸出波進行脈寬調(diào)制，決定功率管的導(dǎo)通時間。 圖 圖 0 t/s ωe() K +12V T1 T2 T3 + C1 R1 R3 R4 R2 D1 D2 s G D3 P B T4 R4 T1 T2 T3 R2 R5 R1 R3 G P +12V 22 上橋臂中， P 點和單片機輸出口 RCx(x=5， 6， 7)相 連， G、 S 與上半橋臂功率管 MOSFET相連，如圖 所示， MOSFET 源極電位是在 0 與 DC(主電路直流電壓 )之間跳變，當(dāng)功率管 MOSFET 導(dǎo)通時，柵極電位必高于源極，因此若信號源與主電路共地，則驅(qū)動電路電壓必很高，在圖 中用自舉電路的原理解決了上述問題，自舉電容在導(dǎo)通前已充電至+12V(相對于源極 )，導(dǎo)通時， US=UDC， UG=US+12V，保證了 UGS=12V。 起動過程中，反電勢法的轉(zhuǎn)子位置信號 A、 B、 C 無效，所以圖 的信號選擇器將它 20 們屏蔽掉，而選通了由信號發(fā)生模塊產(chǎn)生的一系列外同步信號 A′ 、 B′ 、 C′ ，這三路外同步信號與三路轉(zhuǎn)子位置信號一一對應(yīng)，它們被選通送入譯碼模塊，產(chǎn)生逆變器的觸發(fā)信號，送往逆變器的驅(qū)動電路，用以驅(qū)動逆變器的功率器件。同時大大簡化了外圍硬件，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。 (2) PIC 系列 在微控制器 (Microcontroller)應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛的今天，各個領(lǐng)域的應(yīng)用也向微控制器廠商提出了更高的要求，希望速度快、功耗低、體積小、價格更廉以及組成系統(tǒng)時所需要的外圍器件更少。h)/放電電流 Id(A))等因素。這就是在建立無位置傳感器直流無刷電機的數(shù)學(xué)模型時為什么以電源中點為基準參考點的原因。 240176。 圖 無位置傳感器的直流無刷電機原理框圖 由圖 無刷直流電動機的運行原理圖可知，當(dāng)電機在運行過程中，總有一相繞組沒有導(dǎo)通，此時可以在該相繞組的端口檢測到該繞組產(chǎn)生的反電勢，該反電勢在 60176。之間。 6 2 電動自行車控制器的系統(tǒng)分析 無刷直流電機的工作原理 無刷直流電動機的發(fā)展 直流無刷電機是在直流有刷電機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。 電動自行車 的輸出功率僅為 ～ ，與普通 125 系列中檔摩托車（輸出功率 8～10Kw）相比，兩者相差 16 倍，電動 自行車 的輸出功率僅為 125 摩托車的 10%左右；與輕型摩托車或燃氣摩托車相比，輸出功率相差 2～ 3 倍，其功率僅為輕便摩托車、助動車、燃氣摩托車的 30%左右。絕大多數(shù)電動自行車采用的是直流輪轂電機，它們?yōu)橥廪D(zhuǎn)子式，這樣 定子 可以固定在軸承上，非常適用于電動車的驅(qū)動。 正是由于以上原因，電動自行車逐漸受到人們的歡迎，同時電動自行車的廣泛運用在緩解環(huán)境污染方面占有很 大 優(yōu)勢，不僅可以有效節(jié)省能源，而且能夠減少大氣污染。s largest bicycle market, the electric bicycle industry in China has a very broad application prospects. Therefore the development of electric bicycle has a good social significance and objective economic benefits. Powered electric bicycles are nowadays mainly Wheel brushless DC motor. Electric bicycle controller as the control core of electric bicycle is a key ponent of electric bicycles, and together with DC motor constitute the drive system of electric bicycles .In order to improve the electric bicycle ride fort, safety, the power driving system of electric bicycle is researched deeply in this article, and it also mainly introduces the function of the electric bicycle controller structure and software amp。 關(guān)鍵詞 ：電動自行車；位置傳感器；直流無刷電動機；單片機控制 II Abstract The electric bicycles as light and flexible, energy saving, affordable and widely used by people, bee the ideal short trip transport. Meanwhile, China has the world39。 (5) 結(jié)構(gòu)簡單、輕便，易維護、維修 電動自行車一般是有蓄電池、控制板、電機和車身組成；蓄電池用的是免維護的，電機的故障率較低，基本上不要維護，控制板由于現(xiàn)代的電力電子技術(shù)比較成熟，損壞率也 2 比較低，另外電動自行車沒有機械傳動結(jié)構(gòu)，體積小、重量輕，因此 相比摩托車、燃油助動車來說，其日常的維護、維修量少得多。市場上電動自行車以輪轂 式 驅(qū)動為主，而輪轂式 驅(qū)動又以后輪驅(qū)動為好，前輪驅(qū)動性能相對較差。 電動自行車要發(fā)展是毋庸置疑的， 4 鑒于我國目前的能源局勢和世界產(chǎn)業(yè)競爭格局，發(fā)展還需要刻不容緩 ， 但要如何解決這眼前的障 礙來促使其發(fā)展呢？經(jīng)研究 車輛定位是個核心問題，將其置于慢車道行駛可以解決矛盾。 (5) 電動自行車 速度 和 電量數(shù)字顯示模塊的設(shè)計與實施。~120176。從而出現(xiàn)了無位置傳感器的直流無刷電機，其原理框圖如圖 所示 [6]。 180176?？芍? 當(dāng) AS 、 BS 導(dǎo)通時，即電流從 A 相流入， B 相流出， BAii?? ， V A A B V BU U U U? ? ? (式 ) AA A iAdiU R i L Udt? ? ? (式 ) BB B i BdiU R i L Udt? ? ? (式 ) 當(dāng) AS 、 CS 導(dǎo)通時，即電流從 A 相流入， C 相流出， CAii?? ， VA A C VCU U U U? ? ? (式 ) 由 (式 )、 (式 )可得： ? ?A V A V B V C A B C1U 2 U U U U U U3? ? ? ? ? ? (式 ) 同理可得： ? ?B V B V C V A A B C1U 2 U U U U U U3? ? ? ? ? ? (式 ) ? ?C V C V A