小型電動(dòng)車(chē)的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)方案-資料下載頁(yè)
2025-05-14 23:51本頁(yè)面
【正文】 功率管控制信號(hào)及必要的指示信號(hào)等。4．1 工作原理(1) 電壓采樣信號(hào)：電源電壓48V經(jīng)R19和R21分壓，得到一個(gè)小于5V得電壓信號(hào)輸出CPU，CPU定時(shí)對(duì)其采樣，從而獲得當(dāng)前實(shí)時(shí)得電源電壓信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)欠壓保護(hù)等功能。(2) 電流反饋信號(hào)：電流反饋信號(hào)通過(guò)電流流過(guò)鏮銅絲KT1和KT2在其上產(chǎn)生壓降，并經(jīng)過(guò)LM358運(yùn)算放大器放大后送入CPU，CPU定時(shí)對(duì)其采樣從而間接獲得當(dāng)前電流大小，實(shí)現(xiàn)電流的最大限流控制。(3)過(guò)流中斷信號(hào)：鏮銅絲KT1和KT2上獲取的電壓信號(hào)送到LM358比較起，當(dāng)電壓超過(guò)設(shè)定值時(shí)，LM358輸出低電平，通知CPU現(xiàn)在電流已嚴(yán)重超限，必須立即停止電流輸出，從而保護(hù)MOSFET開(kāi)關(guān)管不致?lián)p壞。(4)啟動(dòng)控制信號(hào)：電機(jī)的啟動(dòng)和停止依賴于該信號(hào)的大小。其輸入先經(jīng)過(guò)R12和C5濾波,再輸入到CPU進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，當(dāng)其電壓超過(guò)門(mén)限值時(shí)，電機(jī)便啟動(dòng)，低于門(mén)限值時(shí)電機(jī)便停止。CPU將根據(jù)其大小和當(dāng)前電流采樣值來(lái)設(shè)定PWM脈寬的占空比列，間接控制電機(jī)的輸出功率。(5)剎車(chē)控制信號(hào)：剎車(chē)信號(hào)分為高電平剎車(chē)和低電平剎車(chē),低電平剎車(chē)輸出經(jīng)過(guò)D1二極管隔離后直接輸入CPU,高電平剎車(chē)經(jīng)Q22三極管反向后輸入CPU。當(dāng)電機(jī)運(yùn)行期間，如果CPU接收到剎車(chē)信號(hào)(低電平)，CPU將停止MOSFET功率管的輸出，停止電機(jī)。(6)電機(jī)位置信號(hào)：電機(jī)位置信號(hào)共有三路，經(jīng)由電阻R1/2/R90/1/2和C1/2/3濾波處理后輸入CPU,CPU同時(shí)實(shí)時(shí)采樣三路位置信號(hào)以獲取當(dāng)前電機(jī)所處位置，并根據(jù)其組合控制三個(gè)MOSFET輸出橋的通斷，實(shí)現(xiàn)電機(jī)相間的換流控制。(7)功率管控制信號(hào)：當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)電機(jī)位置信號(hào)決定哪兩只MOSFET工作，無(wú)論如何，處于同一個(gè)橋臂的上下兩個(gè)MOSFET不能同時(shí)開(kāi)通，否則將導(dǎo)致48V電源直接對(duì)地短路。驅(qū)動(dòng)電路由Q1—Q18極其相關(guān)元?dú)饧M成,分位三個(gè)橋臂,每個(gè)橋臂又分上下橋臂。上橋臂由高電平驅(qū)動(dòng)，下橋臂由低電平驅(qū)動(dòng)。以U相橋臂來(lái)說(shuō)明其工作原理。首先，CPU輸出的PWM脈沖信號(hào),經(jīng)過(guò)U2重新分配輸出到上橋臂驅(qū)動(dòng),當(dāng)U2相應(yīng)引腳輸出為高電平時(shí),Q1導(dǎo)通,從而Q2導(dǎo)通,15V電壓輸送到MOSFET M1的刪極,使其導(dǎo)通,此時(shí)Q3截止不工作。 當(dāng)U2相應(yīng)引腳輸出為低電平時(shí),Q1截止,從而Q2截止,Q3導(dǎo)通,將MOSFET M1的刪極電容和C20電容上電荷釋放, MOSFET M1截止,停止輸出。下管的驅(qū)動(dòng)直接來(lái)自于CPU，當(dāng)CPU相應(yīng)引腳輸出為低電平時(shí)，Q4導(dǎo)通,從而Q5導(dǎo)通,15V電壓輸送到MOSFET M2的刪極,使其導(dǎo)通,此時(shí)Q6截止不工作。 當(dāng)CPU相應(yīng)引腳輸出為高電平時(shí),Q4截止,從而Q5截止,Q6導(dǎo)通,將MOSFET M2的刪極電容和C21電容上電荷釋放, MOSFET M2截止,停止輸出。其他兩相工作原理分析與上一致。 (8)指示信號(hào)：方案中還設(shè)有一個(gè)運(yùn)行指示燈，其功能是指示當(dāng)前系統(tǒng)地運(yùn)行狀態(tài)，以便我們更清楚系統(tǒng)地運(yùn)行狀況。指示燈指示以閃爍頻率和閃爍次數(shù)來(lái)區(qū)分不同的工作或故障狀態(tài)。一般設(shè)計(jì)有10—20中工作狀態(tài)指示。4．2 功率開(kāi)關(guān)管的選取(l) MOSFET具有工作頻率高(幾十千赫至幾百千赫，低壓管可達(dá)兆赫)，開(kāi)關(guān)損耗很小，安全工作區(qū)寬，幾乎不存在二次擊穿問(wèn)題，漏極電流為負(fù)溫度特性(易并聯(lián))，輸入阻抗大，是電壓控制自關(guān)斷的器件，但由于其導(dǎo)通電阻與U成正比，隨著電壓的增加，損耗的功率就會(huì)非常大，這就限制了MOSFET管在高頻大功率中的應(yīng)用。另外，MOSFET 在超過(guò)100V時(shí)電流較小，不適合大功率狀況下使用。(2) IGBT 具有MOS和雙極型器件的突出優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)高壓、大電流的應(yīng)用，一般情況下其最大工作頻率為20k婦比左右，價(jià)格較貴。單其承壓一般在600V至1200V,最大電流可達(dá)數(shù)百安培，所以，在高壓和大功率場(chǎng)合比較適用。(3) IPM是在IGBT的基礎(chǔ)上加上保護(hù) 5小結(jié) 前面我已簡(jiǎn)單介紹了一款48V無(wú)刷直流電機(jī)控制方案，對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)控制器，其原理是一樣地，只是要根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)地具體要求進(jìn)行必要地改進(jìn)設(shè)計(jì)。比如，電動(dòng)汽車(chē)使用地電池組一般電壓在140V以上，電機(jī)輸出功率也在幾十千瓦至一百多千瓦，其特點(diǎn)是電壓高、電流大。所以，我們應(yīng)該選擇IGBT開(kāi)關(guān)管作為輸出功率器件。驅(qū)動(dòng)電流也可以采樣專(zhuān)用地IGBT驅(qū)動(dòng)電路芯片，另外，電動(dòng)汽車(chē)上可能需要與ECU進(jìn)行通訊，通訊接口一般都是CAN通訊，所以CPU最好選擇帶CAN通訊接口的CPU,或者外接CAN通訊芯片。電流的采樣將不再采樣鏮銅絲取樣，而應(yīng)該選用專(zhuān)業(yè)的電流傳感器等?？傊?，要根據(jù)具體的要求做相應(yīng)的調(diào)整設(shè)計(jì)。 另外，由于電動(dòng)汽車(chē)控制器輸出功率比較大，相應(yīng)的電磁干擾也就越大，設(shè)計(jì)的一個(gè)考慮方向?qū)⑹枪δ芎头离姶鸥蓴_并舉，二者都不能缺省。 致謝 值此論文完成之際，謹(jǐn)向所有關(guān)心、幫助我的老師、同學(xué)和朋友們致以最誠(chéng)摯的謝意。同時(shí)，我要感謝各位評(píng)審老師對(duì)我的論文提出的寶貴意見(jiàn)。最后，我要深深感謝我的父母和家人，尤其是含辛茹苦撫養(yǎng)我長(zhǎng)大并給予了我良好教育的父母對(duì)我的支持與關(guān)心，感謝他們對(duì)作者多年求學(xué)的理解和支持。我的點(diǎn)滴進(jìn)步都伴隨著他們的鼓勵(lì)和竭力支持，這些都將永遠(yuǎn)銘記在心。 參考文獻(xiàn)1 王曉明主編．電動(dòng)機(jī)的DSP控制－TI公司DSP應(yīng)用，北京航空航天大學(xué)出版社 2004．72 孫涵芳主編．MCS51/96系列單片機(jī)原理及應(yīng)用 北京航空航天大學(xué)出版社 88．23 王立民主編．MCS51/96系列單片機(jī)接口電路 北京航空航天大學(xué)出版社 88．24．牛志成，徐立輝，劉冬莉編. 計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程 5 李興虎主編．電動(dòng)汽車(chē)概論，北京理工大學(xué)出版社．2005．86 胡驊，宋慧主編．電動(dòng)汽車(chē)，人民交通出版社 2003．17（日）電氣學(xué)會(huì)編，康龍?jiān)谱g，電動(dòng)汽車(chē)最新技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，200822
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