【正文】 調(diào)速系統(tǒng)中，能方便地利用該放大器所具有的高性 能全 補償特點來進行 控制。當?shù)?19腳 斷開時，電動機處于正常工作 狀態(tài)當?shù)?19腳接地時．上驅(qū)動輸出處于截止狀態(tài) ， 下驅(qū)動輸出處于低電平狀態(tài) ， 這樣電機慣性轉(zhuǎn)動直至停止。 例如當輸入碼為 100時，引腳 3的電平從高變低就使得具有相同的字母標號的上驅(qū)動和下驅(qū)動輸出內(nèi)容相互交換 ，即 AT、 AB、 BT和 BB、 CB、 CT相互交換 ， 這樣就改變了換流順序 ， 從而改變了電動機的轉(zhuǎn)向 。電角度為 l步可以計算出轉(zhuǎn)子的位置 。 因為有三個傳感器輸入，所以譯碼器共有 8種可能的輸入組合碼，但只有 6種是有效的轉(zhuǎn)子位置 ， 其他兩種是由傳感器開路或短路引起 圖 32 MC33033 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 19 的，因而是無效的 。、 240186。 該譯碼器有專門設(shè)計的角度選擇腳 (22腳 )，它可以選擇傳感器最常用的電相角 60186。 現(xiàn)對其中主要部分作些分析 ： 轉(zhuǎn)子位置譯碼器 轉(zhuǎn)子位置譯碼器的傳感器信號輸入端為引腳 6， 譯碼器能使上下驅(qū)動以適當?shù)捻樞蚬ぷ?。 19腳：使能端，用做剎車斷電及保護作用。 14腳：電源 1 l l7腳：下臂驅(qū)動輸出端。 12腳：過流信號輸入端。 10腳：內(nèi)部大器反相輸入端 。 8腳：振蕩器輸出 端。 6腳：傳感器信號輸入 端。 各引腳功能如下： 18 20腳：上臂驅(qū)動輸出端。 /12 0 176。 17 第 3 章 系統(tǒng)元器件選擇 控制芯片 MC33033 MC33033是 MOTOROLA公司生產(chǎn)的 低價格第二代無刷直流電動機 控制器，它是由MC33034和 MC33035演變而 成的，具備無刷直流電機控制所必需的功能， 現(xiàn)將其特點和引腳功能作 如下 說明。常用開關(guān)式霍爾集成電路作為傳感器件，它的外行像一只普通晶體管，特點是結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，成本低，是目前在無刷直流電動機上應用最廣的一種位置傳感器。 霍爾式位置傳感器是利用 “ 霍爾 ” 效應工作的，利用霍爾式位置傳感器工作的無刷直流電動機的永磁轉(zhuǎn)子，同時也是霍爾式位置傳感器 的轉(zhuǎn)子。當遮光板的扇行開口對著某個光敏接受組件時，該組件接收到對面二極管發(fā)出的光而產(chǎn)生光電流輸出，其它的則沒有輸出。 光電式位置傳感器，是由發(fā)光二極管，光敏接受組件，遮關(guān)板 組成，其中，發(fā)光二極管和光敏接受組件分別安裝在遮光板的兩側(cè)，固定不動；遮光板安裝在轉(zhuǎn)子上隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。 電磁式位置傳感器利用電磁效應來進行位置測量，特點是輸出信號大，工作可靠，適應性強，但是它的體積大，輸出的是交流信號，還需要經(jīng)過整流和濾波后才能用。 位置傳感器對直流無刷電動機（ BLDC）測定轉(zhuǎn)子位置的起著十分重要的作用，因為直流無刷電動機的換相是依據(jù)轉(zhuǎn)子的位置來的，轉(zhuǎn)子現(xiàn)在的位置將決定下個激磁相，所以換相完全是由轉(zhuǎn)子位置來決定的。因此準確檢測轉(zhuǎn)子位置并根據(jù)轉(zhuǎn)子位置準時切換功率器件觸發(fā)組合狀態(tài)是控制無刷直流電機的關(guān)鍵。本設(shè)計采用的就是通過調(diào)整 PWM 波的占 空比，實現(xiàn)對無刷直流電機電樞電壓的控制，間接地控制了電機的轉(zhuǎn)速。弱磁調(diào)速范圍不大，往往和調(diào)壓調(diào)速配合使用，在額定轉(zhuǎn)速以上作小范圍的升速。但只能是有級調(diào)速，調(diào)速平滑性差，機械特性軟；空載時幾乎沒什么調(diào)速作用；在調(diào)速電阻上消耗大量的電能。 (3) 改變電樞回路電阻 R 。 改變磁通可以實現(xiàn)無級平滑調(diào)速，但只能減弱磁通，從電動機額定轉(zhuǎn)速向上調(diào)速，屬恒功率調(diào)速方 法。 I 的變化遇到的時間常數(shù)較小，能快速響應，但是需要大容量可調(diào)直流電源。 改變電樞供電電壓主要是從額定電壓往下降低電樞電壓，從電動機額定轉(zhuǎn)速向下調(diào)速，屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法。 直流電源 邏輯變換 功率驅(qū)動 電動機本體 轉(zhuǎn)子位置傳感器 14 無刷直流電機的調(diào)速方法 眾所周知，直流電動機轉(zhuǎn)速 n 的表達式為 12 ???? 公式K IRUn 式中 U 表示電樞端電壓； I表示電樞電流； R 表示電樞電路總電阻； ? 表示每極磁通量； K 表示一電動機結(jié)構(gòu)參數(shù)。但僅僅這樣還不行，因為用一般直流電源給定子上各繞組供電，只能產(chǎn)生固定磁場，但不能與運動中轉(zhuǎn)子磁鋼所產(chǎn)生的永磁磁場相互作用，以產(chǎn)生單一方向的轉(zhuǎn)矩來驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，位置傳感器不斷的送出信號，改變電樞繞組的通電狀態(tài)，使得在某一磁極下導體中的電流方向始終保持不變，這就是無刷直流電機的無接觸式換流過程的實質(zhì)。無刷直流電機的工作原理簡圖如圖 23所示。由于電子開關(guān)線路的導通次序是與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角同步的，因而起到了機械換向器的換向作用。定子繞組分別與電子開關(guān)線路中相應的功率開關(guān)器件聯(lián)接，位置傳感器與電動機轉(zhuǎn)軸相聯(lián)接。電動機本體在結(jié)構(gòu)上與永磁同步電動機相似，但沒有籠型繞組和其它起動裝 置。 圖 22 無刷直流電機的結(jié)構(gòu)原理 從圖 22可見，無刷直流電動機組件主要由電動機本體、位置傳感器和電子開關(guān)線路三 部分構(gòu)成。隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子位置信號按一定規(guī)律變化，從而改變電樞繞組的通電狀態(tài)， 實現(xiàn)無刷直流電動機的能量轉(zhuǎn)換。不同質(zhì)量的控制器同在同一輛車上，也會在使用上顯示出較大差別。 外圍器件是一些功能器件，如電源電路，功率器件，信號采集電路，執(zhí)行器件和采樣器件等，包括控制器 電機 調(diào)速手柄 傳感器 蓄電 池 12 電阻，傳感器和橋式開關(guān)電路，以及專用集成電路來共同完成控制過程。電動自行車的控制器連接有一個調(diào)速手柄，轉(zhuǎn)動調(diào)速手柄可以改變控制器輸入端信號的電壓值，控制器根據(jù)電壓值的大小，調(diào)節(jié)輸出給電機的電壓的高低，從而控制電機的轉(zhuǎn)速。電動自行車的工作原理和結(jié)論都不復雜，可以認為是在自行車的基礎(chǔ)上加一套電機驅(qū)動機構(gòu)組成的。 控制器的欠電壓保護值 控制器的欠電壓保護值 控制器欠電壓保護值根據(jù)額定電壓不同而不同： 額定電壓為 24V的控制器，其次電壓保護值為 20V 額定電壓為 36V的控制器，其欠電壓保護值為 額定電壓為 48V的控制器，其欠電壓保護值為 過流保護值 11 過流保護值一般由 24V/10A和 36V12A（ 16A）兩種。 輪廓額定輸出轉(zhuǎn)矩 （ N 電動機主要技術(shù)參數(shù) 電動機額定連續(xù)輸出功率 電動機額定連續(xù)輸出功率一般為 120200W，最大不應大于 400W。 同時在 電動自行車系統(tǒng)中，影響蓄電池使用壽命的最主要因素有兩個， 電動機的效率狀態(tài) 充電器的設(shè)計。 一般標配為 36V。 10 蓄電池容量：在電動自行車中，常用的蓄電池容量有 10Ah、 12Ah、 14Ah、17Ah。 續(xù)駛里程（ Km） 一輛電動自行車的續(xù)駛里程采用 24V（ 24V/12Ah）供電為 2025；采用36V(36V/12Ah)供電為 4560Km。 最大載重 量（ Kg） 一輛電動自行車的最大載重在 75100Kg。這些參數(shù)必須在說明書中注明。 電動自行車載重一般為 75Kg，有的達到 100Kg左右，載重增加，就要求蓄電池能提供更多的能源，電動機控制器必須增加功率，滿足載重要求。 電動自行車電 9 動機的額定連續(xù)輸出功率一般選用 120200W，最大應補大于 240W。 一組優(yōu)質(zhì)的電池應能保證使用一年后電池容量能維持續(xù)駛里程大于 25Km。 電動自行車電池容量應保證一次充滿電后續(xù)駛里程應不小于 25Km。電動自行車納入非機動車管理范疇，腳踏功能是比不可少。 而電動自行車在較快速度下運行的交通工具，質(zhì)量比自行車大，其結(jié)構(gòu)強度要求比自行車高。 低速電動機輪廓較重，質(zhì)量約 5Kg，告訴電動機加減 速齒輪構(gòu)成的輪廓質(zhì)量約 。 電動自行車比普通自行車多了蓄電池、電動機等質(zhì)量較大的部件，因此比普通自行車重了許多，但不應大于 40Kg這一非機動車標準上限，超過了就不能納入非機動車管理范圍。電動自行車騎行剎車制動時，剎車信號先送到控制器內(nèi)，切斷控制 器輸出到電動機的電源，電動機停止輸出動力，然后機械剎車系統(tǒng)制動，確保騎行者安全。 電動自行車采用旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)把，通過控制器可以對電動機進行調(diào)速控制，電動車最高時速 20Km/h。 8 第 2 章 電動自行車的主要技術(shù) 電動自行車的基本性能 按照國家標準《電動自行車通用技術(shù)條件》，電動自行車是以蓄電池為輔助能源，具有兩個車輪，能實現(xiàn)人力騎行、電動或電力助動功能的特種自行車；根據(jù)《道路安全法》，把電動自行車劃分為非機動車輛，電動自行車的性能不能超出非機動車輛標準。 課題研究的內(nèi)容 由于直流無刷電機具備交流電動機的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等一系列優(yōu)點，又具有直流電動機的運行效率高、無勵磁損耗以及調(diào)速性能好等諸多特 7 點，在醫(yī)療器械、儀器儀表、化工、輕紡以及家用電器等方面的應用得到日益普及。電氣儀表裝置是保證車輛安全行駛并反映車輛運動狀態(tài)的主要裝置，它使騎行者 能正確、有效地對車輛行駛適時地進行控制。 4. 操縱制動部分 操縱制動部分的作用是直接控制行車方向、行駛速度、制動等，以確保電動自行車行駛安全。 3. 行車部分 行車部分的作用是使電動自行車構(gòu)成一個整體，支撐全車的總重量，將傳動部分傳遞的扭矩轉(zhuǎn)換成驅(qū)使電動自行車行駛的牽引力，同時承受吸收和傳遞路面作用于車輪上的各種反力，確保電動自行車正常、安全行駛。通過變速器或調(diào)速器，使電動自行車獲得行駛所需要的驅(qū)動力和速度， 并保證電動自行車的平穩(wěn)起步和停車。 1. 動力部分 電動自行車的動力部分通常由蓄電池和電機構(gòu)成，是電動自行車的動力來源。 所以無刷直流電機在當今國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域，如醫(yī)療器械、儀器儀表、化工、及計算機驅(qū)動器以及家用電器等方面得到了廣泛的應用 。 這些開關(guān)器件本身向著高頻化、大容量、智能化方向發(fā)展，并出現(xiàn)集半導體開關(guān)、信號處理、自我保護等功能為一體的智能功率模塊（ IPM）和大功率集成電路，使無刷直流電動機的關(guān)鍵部件逆變器的成本降低，且向高頻化、小型化發(fā)展。同時，無刷直流電機既具備交流電機的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便的一系列優(yōu)點，又具備有刷直流電機的運行效率高等諸多特點，同時克服了有刷直流電機由于機械電刷和換向器的存在所帶來的噪聲、火花、無線電干擾以及壽命短等弊病，且降低了制造成本，簡化了電機維修。無刷直流電機回饋裝置簡單，功率密度更高，輸出轉(zhuǎn)矩更大，控制結(jié)構(gòu)更為簡單，使電機和逆變器各自潛力得到充分發(fā)揮。 無刷直流電機的特點 無刷直流電機（ BLDCM : Brushless Direct Current Motor ）是指無機械電刷和換向器（或集電環(huán)）的直流電機，又稱無換向器直流電機，它以電子換向器代替機械電刷和換向器實現(xiàn)直流電機的換向 。 目前隨著計算機進入控制領(lǐng)域，以及新型的電力電子功率元器件的不斷出現(xiàn)，采用全控型的開關(guān)功率組件進行脈沖調(diào) 制 (pulse width modulation，簡稱 PWM)控制電機已成為主流 。 正是由于功率器件 GTR、 MOSFET、 IGBT、 IPM等相繼出現(xiàn)和發(fā)展，以及高性能永磁材料的問世，均為直流無刷電動機的廣泛應用奠定了堅實的基礎(chǔ)。 而以絕緣柵雙極晶體管（ IGBT）為代表的第三代電力電子器件，開始向大容易高頻率 、響應快、低損耗方向發(fā)展。進入 70 年代晶閘管開始形成由低電壓小電流到高電壓大電流的系列產(chǎn)品，普通晶閘管不能自關(guān)斷的半控型器件，被稱為第一代電力電子器件。 針對上述傳統(tǒng)直流電動機的弊病，早在上世紀 30年代就有人開始研制 以電子 5 換向代替電刷機械換向的直流無刷電動機。其主要類型有同步電動機、異步電動機和直流電動機三種。 由此 可發(fā)現(xiàn)在交通方面發(fā)展一種綠色可再生的能源已顯得非常重要。二十多年來，我國經(jīng)濟快速 、 持續(xù)發(fā)展，其發(fā)展速度與質(zhì)量為世界所矚目。 進入 21世紀，我國的能源問題，尤其是石油問題，也變得日益嚴重。但與此同時，大量使用化石燃料所帶來的嚴重后果：資源枯竭、環(huán)境污染、生態(tài)資源破壞等。 當今社會，能源和環(huán)境問題已經(jīng)成為困擾人類社會進步和發(fā)展的重大課題。 關(guān)鍵詞： 無刷直流電機 MC33033 原理圖 印制板電路圖 I Abstract In recent years, transportation fuel emission problem has been caused by urban air pollution levels. So the development of green transport has bee an important issue. Taking