【正文】 2：接電源時注意正負極，以防燒壞芯片。11：控制器的程序設計：完成電機換相功能、調(diào)速功能、剎車功能、限流保護功能、過流保護功能和欠壓保護功能。9：PIC16F72單片機輸入信號處理與控制信號輸出部分的處理:最小系統(tǒng)模塊,功能模塊等處理。6: 電源電壓檢測信號處理部分,電流檢測信號:檢測就是采用電阻R45來實現(xiàn)和處理:LM358帶兩個放大器，其中U1A作比較器,使單片機做過流保護的相關(guān)工作.7：霍爾位置傳感器信號處理:采用的是OC門輸出的形式。4：調(diào)速和剎車輸入模塊實現(xiàn)電機的調(diào)速輸入，其實現(xiàn)方式為輸出通過輸出電位器的電壓變化來表示此時電機輸出速度應做的增減調(diào)整。2：再對MOSFET驅(qū)動芯片IR2103的選用，進行進一步的分析，測試，得到相應的邏輯圖，以及波形圖。 (PbF) datasheet[R]，[15] G..Henneberger . Brushless motors for electric and hybrid vehicles. Machines and Drives for Electric and Hybrid Vehicles[R]. 1996附錄1 系統(tǒng)實物圖附錄2 畢業(yè)設計作品說明書一、作品名稱 無刷直流電機控制器的設計 二、作品功能 實現(xiàn)對電動自行車用無刷直流電機的設計 動自行車用無刷直流電機具備更持久的生命力三、運行環(huán)境 硬件環(huán)境 設計電路圖以及電路。這份真摯的情誼我會永遠銘記在心。感謝學校的領(lǐng)導、電氣學院的老師們，是你們給了我更多的經(jīng)歷和資本，讓我感受到了學生時代的緊張和充實，讓我在河南理工大學這座有著百年歷史深厚底蘊的學府留下了終身難忘的美好回憶，衷心的謝謝你們。感謝王老師，在論文中對我的細心教誨，讓我彌補了自身的不足，學習到了許多書本上沒有的知識。王老師為人直爽的性格和孜孜不倦的敬業(yè)精神為我樹立了人生的楷模。同時，王老師對待學術(shù)嚴謹，對待學生平易近人，淡泊名利的精神更是深深地感染和鼓勵著我，讓我在成長和生活的道路上有了明確的方向。在這次畢業(yè)論文設計中，首先要感謝我的導師王曉衛(wèi)老師。但由于能力與時間有限，本文所設計的控制器還有待于進一步的改進，比如：硬件方面，由于缺乏實驗驗證的數(shù)據(jù)，所以對于硬件的設計缺乏實際數(shù)據(jù)方面的支持，這樣難免會在一些參數(shù)的選擇上存在錯誤；軟件思路方面，由于時間緊迫，所以只是對整體的編程思路做了一個簡要的概述，并沒有具體去實現(xiàn)，希望以后能邊具體實現(xiàn)，在實現(xiàn)中發(fā)現(xiàn)紕漏，再加以改正； 算法方面，由于采用的是速度開環(huán)控制，所以在不同的負載下，調(diào)速環(huán)設計的速度與電機實際的轉(zhuǎn)速是不一樣的。由于轉(zhuǎn)矩存在脈動，使的無刷電機在交流伺服系統(tǒng)中的應用受到了限制。這種無位置傳感器的無刷直流電機克服了一般位置無刷電機的啟動和低速運行問題，但該方法需要特殊電機，對電機的制作工藝提出了很高的要求。 現(xiàn)在，無刷直流電機除了有位置傳感器的，還出現(xiàn)了無位置傳感器的無刷直流電機。把無刷電機應用在電動自行車中，電動自行車一定會有很大的發(fā)展。電動自行車作為一種新能源綠色交通工具，具有零污染、高效率、低噪音的特點，其有廣闊的發(fā)展空間，也是工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。(3) 可采用專用控制芯片和單片機相結(jié)合的方式實現(xiàn)無刷直流電機的控制，該系統(tǒng)會具有單片機的靈活性和專用控制芯片的穩(wěn)定性雙重優(yōu)點。(4) 控制電路的對稱半橋調(diào)制能實現(xiàn)電壓電流波形對稱，轉(zhuǎn)矩脈動和開關(guān)損耗都小，是理想的調(diào)制方式.進一步研究的建議:(1) 可采用Matlab/Simulink模塊建立無刷直流電動機控制系統(tǒng)仿真模型，仿真數(shù)據(jù)對實際設計有重要的參考意義。(2) 實驗樣車起動時比較平穩(wěn)，在起動和運行中過載時，沒有出現(xiàn)因大電流而損壞電子器件或電機的現(xiàn)象。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)有時在沒有給定轉(zhuǎn)把電壓的情況下，電機發(fā)生運轉(zhuǎn)，此時應在初始化中對脈寬值清零。調(diào)試PWM輸出模塊時，用示波器觀察CCP模塊輸出是佛正確，然后調(diào)試INT中斷，試驗中發(fā)現(xiàn)首次模式轉(zhuǎn)換時會有問題，電動模式轉(zhuǎn)換到定速模式或主力模式不定，延長從電動模式轉(zhuǎn)換到定速模式所要求的時間，問題解決，加上剎車信號，當在定速模式下按下剎車時，燈全亮正確，但當剎車解除時，仍顯示為定速模式，而此時觀察寄存器已轉(zhuǎn)為電動模式，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是由于顯示更新不及時照成，在此處調(diào)用顯示子程序。對其余通道的調(diào)試方法與0好通道的調(diào)法相同，調(diào)試中發(fā)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換有時不準確，因此延長轉(zhuǎn)換的等待時間，問題得以解決。先調(diào)試0號通道:將通道號置為0，并給0號通道的入口接上穩(wěn)壓源，電壓在0—5V之間。其次，調(diào)試模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。首先，在仿真環(huán)境中通過輸入源程序、編譯、修正、單步執(zhí)行、斷點執(zhí)行、全速執(zhí)行等過程觀察程序執(zhí)行到指定位置的結(jié)果，將軟件的邏輯結(jié)構(gòu)調(diào)試正確。場效應器件的開關(guān)效應對于系統(tǒng)供電會有較大的影響，除了基本的穩(wěn)壓濾波電路外，在本設計中采用了雙36V電源設計，驅(qū)動部分使用一路電源，微控制部分使用另一路電源，從而避免驅(qū)動部分造成的線上壓降對微控制器造成影響。當溫度上升時，MOSFET管的性能下降很快，例如MOSFET管參數(shù)耐流值Id，在25℃時為60A,當溫度為100℃時為42A，而MOSFET管在大電流下溫度上升速度也是很快的。動態(tài)調(diào)試應觀察各個器件有無不穩(wěn)定狀況發(fā)生，尤其是a,b,c三相場效應驅(qū)動器件的發(fā)熱情況，應當不存在個別器件嚴重發(fā)熱的情況。當換相精確時，從示波器上觀察，傳感器輸入不會受到PWM信號的干擾，否則應從軟件上作調(diào)整。當分流電阻發(fā)熱嚴重時，應當適當選擇更大功率的電阻，提高電路穩(wěn)定性。安裝場效應驅(qū)動器件。安裝LM339和NE555驅(qū)動輸出部分元件。c相頂端驅(qū)動電路，測試c相頂端驅(qū)動輸出。a相頂端驅(qū)動電路，測試a相頂端驅(qū)動輸出。5. 系統(tǒng)調(diào)制與實驗結(jié)論 系統(tǒng)硬件調(diào)試硬件電路的安裝與調(diào)試過程應按照模塊進行，安裝和測試步驟為:相對15V電源部分，測試輸出電壓，為36V15V=21V。三相驅(qū)動信號預處理部分，MOSFET驅(qū)動處理。調(diào)速信號處理:采用電阻式電位器控制，剎車制動信號處理。 電源電路輸出三路電壓,分別是+48V電壓、++5V電壓。設置直流電源模塊，只能采用電池形式的供電方式。第五章　制作和調(diào)試首先對單片機挑選，我采用PIC16F72單片機，對此單片機性能，功能的了解熟悉。} }PIC單片機軟件編程環(huán)境MPLAB IDE 具體界面如圖43所示。bb++){RC1=1。} for(bb=0。bb++){RC1=0。 }*/ for(bb=0。 } else { RC1=1。 if(bbcc) { RC1=0。} bb++。cc++。 // and then the lower 8 bits (which is the high byte) of the graph.}PWM波控制電機程序 aa++。 } writedata(lobyte_value)。 } else { lobyte_value = 0x00。 } else if(plot_value15) { lobyte_value = 0xFF。 lobyte_value=lobyte_value+0x80。i=0。(plot_value=15)) // Plots bar graph which are above 8 points up to 15 points. { plot_value = plot_value 7。 } else if((plot_value7)amp。 hibyte_value=hibyte_value+0x80。i=0。amp。 plot_value = (int)(value*15/max_value)。 lobyte_value = 0。 int i。 } else {。 counter_temp1++。 TMR1H=T1H。 TMR1IF=0。 PEIE=1。 count_num=0。 counter_temp=0。 counter=counter_temp/256。 //清除中斷標志位 if(counter_temp1024) {。 if(INTF==1)//外部INT0 { PEIE=0。 //延時 PORTC=~WIN24C64_read(0x0001)。 //延時 PORTC=~WIN24C64_read(0x0000)。//存數(shù)據(jù)到EEPROM delayms(20)。//存數(shù)據(jù)到EEPROM delayms(20)。 PORTA=0XFF。 PORTC=0XFF。 Init()。//PORTB上拉使能}主要是保存數(shù)據(jù)到EEPROM中uint win。//設置RB0為輸入，作為按鍵口 TRISC = 0B00000000。 PORTC = 0B00000000。 主程序處理的事情包括各個功能模塊的初始化、電源電壓的檢測以及過壓保護程序的執(zhí)行、剎車信號的檢測和剎車程序的執(zhí)行、手柄信號的檢測以及預期PWM占空比輸出的設定、根據(jù)當前電流信息和預期PWM占空比輸出調(diào)節(jié)實際PWM占空比輸出。自檢完成后，若工作條件正常，啟動電機，進入電動模式，此時按下MOD鍵，按鍵標志位KMOD FLAG置1，在T1中斷服務子程序中判斷，若按下MOD鍵小于2秒，則進入助力模式:若按下MOD鍵23秒進入定速模式。用做周期可調(diào)的時基發(fā)生器，為PWM提供周期可調(diào)的時基信號。用于堵轉(zhuǎn)保護的時間判斷。通過改變定時時間，控制PWM占空比輸出。計算電機換相時間。通過向周期寄存器PR2中寫入不同的值，以及給預分頻器設定不同的分頻比，來靈活調(diào)整TMR2輸出端的信號周期.根據(jù)三個定時器的特點，在程序中將資源分配如下:(1) TMR0:計算助力傳感器送出的高低電平持續(xù)時間。(3) TMR2:8位寬，有一個可編程的預分頻器和一個可編程的后分頻器，還附帶一個周期寄存器和比較器，適合與CCP模塊配合使用來實現(xiàn)PWM脈沖寬度調(diào)制信號的產(chǎn)生。(1) TMRO:8位寬，有一個可選的預分頻器，用于通用目的。 定時器資源分配定時器/計數(shù)器的作用:檢測外部電路送來的一系列方波信號的脈寬、周期或者頻率:對外部事件產(chǎn)生的觸發(fā)信號進行準確地計數(shù)計時。(2) 逐個判斷可能產(chǎn)生中斷的中斷標志位和中斷允許位，只有二者同時有效時才執(zhí)行相應的中斷服務程序。第一級中斷源不僅受全局中斷屏蔽位的控制，.還受各自中斷屏蔽位的控制。其中外部觸發(fā)中斷INT, TMRO溢出中斷為第一級中斷，TMR1溢出中斷，TMR2溢出中斷，A/D轉(zhuǎn)換中斷，CCP中斷為第二級中斷。 中斷程序處理中斷程序處理的事情包括判斷是過流保護中斷還是定時中斷并各自做相應的處理、電路換相信息的判斷并輸出換相信號、電流信號的采集并數(shù)模轉(zhuǎn)換、根據(jù)計數(shù)器判斷是否設定剎車信號采集標志、調(diào)速信號采集標志或電壓信號采集標志。 從無刷直流電機本身的特性和電動自行車的特性的兩個方面考慮，對輸入信號，逆變橋電流檢測、過流中斷保護檢測以及電機的相序檢測這三個模塊對實時性的要求很高，要定時且頻繁地檢測，基本上是每128us就要進行定時中斷檢測一次。實現(xiàn)這幾部分功能的具體方式是根據(jù)輸入模塊的重要性和實時性的具體要求，以不同的頻率度定時檢測硬件設計中所述的各輸入模塊的輸入信號，并經(jīng)過處理器運算后執(zhí)行輸出。 對于逆變橋電路，R3R39和C2C28的作用是減慢MOSFET的開啟速度，使MOSFET的柵源級電壓上升波形不至于太陡峭，防止上下橋同時導通的情況出現(xiàn)，但也要注意的是MOSFET的開通和關(guān)閉時間都應該在死區(qū)的范圍內(nèi)。 MOSFET驅(qū)動電路是以IR2103為核心部分的驅(qū)動電路，電容C20是自舉電容，V3靠C20兩端的電壓維持導通。 現(xiàn)在介紹MOSFET驅(qū)動部分的電路原理。如圖318所示：圖318 IR2103死區(qū)時間波形圖這樣，由于死區(qū)時間的存在，就可以在死區(qū)時間內(nèi)使上橋的MOSFET完全關(guān)斷后，再在死區(qū)時間過后使下橋的MOSFET導通，確保兩個MOSFET不會同時導通。要實現(xiàn)整流保護，那么當上橋關(guān)斷后下橋就要導通，同時導通的情況是絕對不能出現(xiàn)的。 MOSFET驅(qū)動部分 MOSFET驅(qū)動部分的電路原理圖如圖316所示。也就是說，HIN和LIN的輸入PWM波是同相的。其實現(xiàn)的方法是當單片機的電流檢測電路檢測到電樞電流過大時，就將NEW_PT腳置于低電平狀態(tài)，而此時A1經(jīng)過反相器反向后也是低電平，此時或非門U6C的輸出信號就是PWM波的反相波形了。實現(xiàn)的方法就是在PWM調(diào)制過程中V1關(guān)斷的時候，打開V2，使整流電流從V2的MOSFET的溝道流過，而不是從整流二極管流過。當I很大時，那么V2處的功耗也就相當大了[7]。下面介紹整流保護的原理以及實現(xiàn)——假設A相上橋處于PWM調(diào)制狀態(tài)，且B相下橋?qū)ǎ擯WM波形為高電平時，驅(qū)動上橋MOSFET開通，這時電流的流向為如圖315所示的實線方向；