【正文】 控電路、驅(qū)動及功率電路的工作原理和器件選型,并給出了控制系統(tǒng)的軟件程序框圖。然后針對分析結(jié)果所反映出來的問題,主要從削弱電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩和優(yōu)化定子結(jié)構(gòu)兩方面對樣機(jī)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)。 衷心地感謝所有幫助過我的老師、同學(xué)和朋友們。然而由于時間所限,本文只將側(cè)重點放在了EPS用電機(jī)的性能優(yōu)化設(shè)計方面,對于控制策略并沒有進(jìn)行深入的研究。因此今后,我們將繼續(xù)在上述三個方面進(jìn)行深入的研究和改進(jìn)。IR2110的引腳11(SD)為保護(hù)信號輸入端。驅(qū)動電路的作用一方面是對主控電路輸出的六路PWM脈沖信號進(jìn)行功率放大,產(chǎn)生足夠大的驅(qū)動信號控制MOSFET功率管的導(dǎo)通或關(guān)斷,從而實現(xiàn)對電機(jī)的控制。驅(qū)動電路為12V,電機(jī)端電壓為12V,光禍器件工作電壓SV,而直流電源只有12V一個等級。該桶形移位寄存器能在單個周期內(nèi)將一個40位的值右移或左移最多16位。 由于EPS系統(tǒng)對控制的實時性要求較高,其對控制芯片的數(shù)據(jù)處理能力便提出了較高的要求,在這方面DSP無疑是一個好的選擇。電機(jī)的換向控制、輸出轉(zhuǎn)矩控制及各種保護(hù)功能的實現(xiàn)都由主控電路來完成。 驅(qū)動電路接受控制電路的控制信號,驅(qū)動功率電路中相應(yīng)的功率管導(dǎo)通或截止,同時也是控制電路和功率電路之間的隔離環(huán)節(jié)。具體來說可分為三種,即助力控制、回正控制和阻尼控制。當(dāng)EPS系統(tǒng)出現(xiàn)異常時,單片機(jī)將控制EPS系統(tǒng)退出運行,轉(zhuǎn)入手動助力模式。 作為車載電機(jī)的一種,為節(jié)約有限的車內(nèi)空間,我們應(yīng)該盡量減小電機(jī)的尺寸。 四、效率。但其不足之處是當(dāng)電機(jī)停止或轉(zhuǎn)速較低時,反電動勢沒有或很小而無法檢出,不利于電機(jī)的啟動。 (a)中由兩片永磁體圓弧形成轉(zhuǎn)子N極,通過轉(zhuǎn)子鐵心的凸極結(jié)構(gòu)形成兩個S極。 (a)是在永磁無刷直流電機(jī)中應(yīng)用十分廣泛的的整數(shù)槽結(jié)構(gòu),定子每極每相槽數(shù)為整數(shù),繞組采用雙層疊繞組或者單層同心式繞組。目前,。因此在使用無刷直流電機(jī)做EPS系統(tǒng)的助力電機(jī)時,為獲得良好的性能,我們必須從以上兩個方面對系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。優(yōu)點:低轉(zhuǎn)速,大扭矩,過載能力強,力矩波動小。高轉(zhuǎn)速下,大的齒輪傳動比將會增加系統(tǒng)的機(jī)械慣量,影響系統(tǒng)動態(tài)性能。 Badaway 對 EPS 系統(tǒng)進(jìn)行建模并對模型進(jìn)行了簡化，驗證了簡化模型的有效性，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了控制器并討論了影響轉(zhuǎn)向性能的因素。 EPS 以其特有的優(yōu)越性而得到青睞，它代表著未來動力轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展方向。 與液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，EPS 具有如下優(yōu)點： ① 降低了燃油消耗。隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的迅猛發(fā)展，新技術(shù)不斷被采用，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已從機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Hydrulic Power Steering,簡稱 HPS），電動液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electric Hydrulic Power Steering,簡稱 EHPS），發(fā)展到如今利用現(xiàn)代控制技術(shù)和電子技術(shù)的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electric Power Steering,簡稱EPS）。 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)BLDC電機(jī)控制模塊設(shè)計 摘 要 由于電動助力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)具有高性能、高效率、低成本、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展,電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)逐漸取代傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向(HPS),成為轉(zhuǎn)向助力技術(shù)的主流。 Control System 目 錄摘要…………………………………………………………………………………1Abstract ………………………………………………………………………… 2第一章 緒論……………………………………………………………………… 41. 1 引言…………………………………………………………………………4 1. 2 課題研究的目的和意義……………………………………………………41. 3 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀………………………………61. 4 EPS系統(tǒng)原理 ………………………………………………………………71. 5 EPS用助力電機(jī)概述……………………………………………………… 81. 6 無刷直流電動機(jī)概述 …………………………………………………… 101. 7 課題研究的主要內(nèi)容 …………………………………………………… 12第二章 EPS用永磁無刷直流電動機(jī)的設(shè)計 …………………………………… 12 2. 1 電機(jī)結(jié)構(gòu)型式的選擇………………………………………………………12 2. 2 永磁無刷直流電動機(jī)的設(shè)計概述…………………………………………15 2. 3 電磁負(fù)荷和電機(jī)主要尺寸…………………………………………………16 2. 4 樣機(jī)的主要參數(shù)……………………………………………………………17 2. 5 本章小結(jié)……………………………………………………………………18第三章EPS用無刷直流電動機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計………………………………… 18 3. 1EPS控制系統(tǒng)概述……………………………………………………………18 3. 2 無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計……………………………………………21 3. 3主控電路 ……………………………………………………………………23 3. 4功率及驅(qū)動電路…………………………………………………………… 28 3. 5控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 …………………………………………………………31 3. 6 硬件電路及實驗結(jié)果………………………………………………………33 3. 7 本章小結(jié)……………………………………………………………………34結(jié)論 …………………………………………………………………………………35參考文獻(xiàn)（References）……………………………………………………………36致謝 …………………………………………………………………………………37第一章 緒論 引言 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能直接影響到汽車的操縱穩(wěn)定性，對于確保車輛的安全行駛，減少交通事故以及保護(hù)駕駛員的人身安全，改善駕駛員的工作條件起著重要的作用。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是車速感應(yīng)型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠根據(jù)車速變化自動調(diào)節(jié)助力特性，實現(xiàn)對汽車的主動控制，提高了汽車的主動安全性。當(dāng) EPS 出現(xiàn)故障時，即切斷電動機(jī)與減速傳動機(jī)構(gòu)的動力傳送，迅速轉(zhuǎn)入人工—機(jī)械轉(zhuǎn)向狀態(tài)。文獻(xiàn)在對輪胎特性進(jìn)行線性化假設(shè)的前提下，忽略了影響操縱系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素，并給出了轉(zhuǎn)向力矩與車速、轉(zhuǎn)彎曲率半徑、轉(zhuǎn)向系傳動比等參數(shù)之間的關(guān)系。.轉(zhuǎn)速低,約1000r/mln左右。這種電機(jī)可以長期工作在堵轉(zhuǎn)或者低速狀態(tài)。另一方面,由于采用1200換向方式工作,定子磁場每隔600電角度產(chǎn)生一次跳變,使電機(jī)穩(wěn)態(tài)運行時也存在較大的轉(zhuǎn)矩脈動。 在國內(nèi),昌河公司于2000年最早在北斗星的部分車型上安裝了電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。由于永磁無刷直流電動機(jī)應(yīng)用場合多樣,其定、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式比永磁同步電機(jī)更加多樣化。反電動勢檢測法的優(yōu)點是線路簡單,技術(shù)成熟,成本低,實現(xiàn)起來相對容易。綜合考慮絕緣材料的耐熱等級和電機(jī)的溫升情況,選用F級或H級絕緣比較合適。但是隨著電磁負(fù)荷的增加,電機(jī)的銅耗、鐵耗會相應(yīng)增加,效率下降,影響電動機(jī)的使用壽命。駕駛員操縱方向盤轉(zhuǎn)向,扭矩傳感器檢測到方向盤的扭矩和轉(zhuǎn)動方向,車速傳感器檢測到車速信號,這些信號經(jīng)過輸入接口電路處理后送至控制單元微處理器的相應(yīng)端口,單片機(jī)根據(jù)方向盤扭矩、轉(zhuǎn)動方向和車速等數(shù)據(jù),并依據(jù)助力特性,確定助力電流的大小和方向,通過單片機(jī)的PWM口控制相應(yīng)的開關(guān)管導(dǎo)通、關(guān)斷或進(jìn)行PWM,調(diào)節(jié)輸出電流的大小,從而調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)矩。 根據(jù)汽車行駛狀態(tài)的不同,為提高EPS系統(tǒng)的操控性能,EPS系統(tǒng)也應(yīng)該分別對應(yīng)不同的控制模式。 捕捉代表車速和扭矩的電壓信號,并由此確定電機(jī)的目標(biāo)電流和目標(biāo)電壓,調(diào)節(jié)PWM至恰當(dāng)?shù)恼伎毡取? 主控電路是無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的核心單元。另外,DSP的價格昂貴,也限制了其在低成本領(lǐng)域的應(yīng)用。DSP引擎概述DSP引擎具有一個高速17位x 17位乘法器、一個40位ALU、兩個40位飽和累加器和一個40位雙向桶形移位寄存器。我們所設(shè)計的控制系統(tǒng)中,主控電路的供電電壓為SV,由SV直流電源單獨供電。考慮到驅(qū)動系統(tǒng)可靠性,主控電路輸出的信號不能直接驅(qū)動功率開關(guān)器件,需要在兩者之間加驅(qū)動電路。而并聯(lián)小電容則用來吸收高頻毛刺干擾電壓。另外,系統(tǒng)的保護(hù)措施還不夠完善。另一個是改進(jìn)電機(jī)的控制策略,提高控制系統(tǒng)性能。 最后,向多年來一直關(guān)心、鼓勵和支持我的家人表示誠摯的感謝。并采用三維有限元(MAGNET)的方法對改進(jìn)后的樣機(jī)進(jìn)行了分析計算。最后,進(jìn)行了相關(guān)的實驗,結(jié)果證明基本達(dá)到了設(shè)計要求。輸出端HO觸發(fā)橋臂的上管,輸出端LO觸發(fā)橋臂的下管。本系統(tǒng)所使用的無刷直流電動機(jī)穩(wěn)態(tài)電流平均值為30A,考慮到2倍的電流裕量,基本可以滿足設(shè)計的要求。在運行過程中,當(dāng)RBZ一RBS中的任意一個端口發(fā)生信號跳變時,都會觸發(fā)相應(yīng)的中斷處理程序。此外，X AGU的循環(huán)尋址可以用于任何MCU類指令。單片機(jī)接口能力強,使用靈活方便、價格低廉,是目前應(yīng)用最為廣泛的一種微處理器。一12039。阻尼控制的原理是當(dāng)電動機(jī)繞組發(fā)生短路時,電動機(jī)將會產(chǎn)生一個大小與其轉(zhuǎn)速成正比的反向轉(zhuǎn)矩,電控單元即利用這一特性對電動機(jī)進(jìn)行阻尼控制。而且能夠在正反兩個方向提供助力轉(zhuǎn)矩。最后使用有限元仿真軟件JMAG進(jìn)行了電機(jī)性能的計算,計算結(jié)果表明基本達(dá)到了設(shè)計要求。由上式可以看出: (l)在電磁負(fù)荷一定時,電動機(jī)的體積與電磁功率成正比,與轉(zhuǎn)速成反比。一般直流電機(jī)的防護(hù)型式主要有防護(hù)式和封閉式兩種,其中封閉式結(jié)構(gòu)主要用于粉塵較多的場合。 根據(jù)助力電機(jī)應(yīng)用場合的要求,獲得較平穩(wěn)的助力轉(zhuǎn)矩是其最主要的要求。一個線圈可以形成一個獨立的磁極,相繞組之間藕合弱,互感小。為了保證整個EPS系統(tǒng)的良好性能,我們在助力電機(jī)的設(shè)計中也應(yīng)該從這些方面入手,盡量滿足這些方面的要求。在每個狀態(tài)過程中,定子合成磁場都恒定不動,而轉(zhuǎn)子磁場則連續(xù)轉(zhuǎn)動,因此總的合成磁場將連續(xù)變化而非恒定,由此將造成電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的波動。它具有交流電機(jī)結(jié)構(gòu)和制造工藝簡單的優(yōu)點,但是又沒有交流電機(jī)的控制系統(tǒng)復(fù)雜的缺點。優(yōu)點:具有良好的轉(zhuǎn)矩質(zhì)量比。 EPS用助力電機(jī)概述 助力電機(jī)為EPS提供動力,是EPS系統(tǒng)的動力源,它根據(jù)ECU單元的指令,輸出適宜的助力轉(zhuǎn)矩。 與國外相比，我國的電動轉(zhuǎn)向研究在很長一段時間里是空白，自 2000 年昌河北斗星車裝備 EPS 后，掀開了國內(nèi)汽車轉(zhuǎn)向器歷史上新的一頁。EPS 還降低了噪聲，因為它沒有轉(zhuǎn)向油泵，而轉(zhuǎn)向油泵是一個噪聲源。 電子控制式液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于增加了電子控制裝置而且其閥的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，因而成本較高。s main tasks are: 1 ) analyzes the structure of brushless DC motor works. From electromagnetic factors , current mutation , alveolar factors , technology and other aspects