【正文】 路為三相六管全橋式逆變器，其工作方式為120176。 觸發(fā)信號240176。 360176。180176。 240176。 180176。 60176。電角度區(qū)域內，兩個工作的功率管器件或者都開通，或者都關斷。電角度的區(qū)域內，一個功率開關器件一直處于開通狀態(tài)，另一個處于PWM狀態(tài)。 PWM控制的原理無刷直流電機是在直流電源恒定供電的情況下，通過調節(jié)PWM波的脈寬來改變直流電壓，實現(xiàn)對電機轉速的控制。綜上所述，調壓調速是無刷直流電機最常用、最可靠、最有效的調速方式，無刷直流電機無級調速系統(tǒng)一般采用調壓調速。PWM調節(jié)是一種根據(jù)能量沖量等效原理，通過將固定不變的系統(tǒng)電壓斬成占空比可變的PWM波，通過改變占空比來改變電機電樞兩端的平均電壓的電壓調節(jié)方式。通常，無刷直流電機是通過調節(jié)輸入電機的直流平均電壓達到調節(jié)轉速的目的。改變電阻調速缺點很多，目前很少采用，僅在有些起重機、卷揚機及電車等調速性能要求不高或低速運轉時間不長的傳動系統(tǒng)中采用。電機000 100 110 111 011 001120176。表2為逆變器功率管導通表。三相霍爾信號(HA, HB, HC)經霍爾采樣電路采樣后送給單片機，單片機軟件控制程序將霍爾信號以數(shù)組形式存儲在單片機制成霍爾信號數(shù)組表和霍爾相序數(shù)組表存儲到單片機EEPROM中(見表1)，當系統(tǒng)檢測到電機要換相時通過查上述兩表便可得到MOSFET要導通的順序，輸出換相控制信號。電機有(000)和(I11)狀態(tài)，即三個霍爾可以輸出全低或全高，沒有(101)和(010)狀態(tài)，120176。上述兩種電機的換相均是根據(jù)安裝在電機內部的三個開關式的霍爾傳感器輸出的霍爾信號(HA, HB, HC)來控制的。和120176。C1, C2和C3與接地端相連，能夠起到濾除霍爾信號中的雜波作用[10]。圖6位置及轉速檢測電路 如上圖所示，JI, J2和J3分別與直流無刷電機的三根霍爾引出線相連。原理是:無刷直流電動機轉子每轉過60176。圖 5 三相位置信號系統(tǒng)的轉子位置信號是通過無刷直流電動機本身自帶的霍爾元件來檢測的，由于霍爾元件是集電極開路輸出，其輸出信號經過上拉電阻得出位置方波信號，再送到單片機控制器的控制引腳進行位置信號的捕捉，圖6示。對其中的任一位置傳感器而言，電動機每轉能產生P個方波脈沖(P為電動機的極對數(shù))，顯然這種方波脈沖的頻率是正比于電機轉速的。相位上互差120176。在系統(tǒng)中將利用轉子位置傳感器所產生的脈沖信號來反映電機的轉速。 360176。 240176。 120176。圖4 主控模塊 轉子位置及轉速檢測電路a b c 0176。PB0/PBl/PB2為霍爾信號采集輸入口，PB3為剎車信號輸入口，PB5為LED驅動口，PC6為RST復位腳。如圖4所示為本系統(tǒng)中基于ATmega88單片機的電動自行車用BLDCM控制器連接圖。ATmega88有如下特點：8K字節(jié)的系統(tǒng)內可編程Flash(具有在編程過程中還可以讀的能力，即RWW), 512字節(jié)EEPROM, 1 K字節(jié)SRAM, 23個通用I/O口線，32個通用工作寄存器，三個具有比較模式的靈活的定時器/計數(shù)器(T/C),片內/外中斷，可編程串行USART，面向字節(jié)的兩線串行接口，一個SPI串行端口，一個6路10位ADC (TQFP與MLF封裝的器件具有8路10位ADC)，具有片內振蕩器的可編程看門狗定時器，以及五種可以通過軟件選擇的省電模式。TQFP與MLF封裝芯片的ADC7~6引腳為兩個10位A/D轉換器的輸入口，它們的電壓由AVCC提供。AREF為ADC的模擬基準輸入引腳。PC6..4的電源則是由Vcc提供的。當引腳PC3..0與PC7..6用于ADC時，AVCC應通過一個低通濾波器與Vcc連接。(4)AVCC。端口D為8位雙向I/O口，作為輸入使用時，若內部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。此時，即使系統(tǒng)時鐘沒有運行，該引腳上出現(xiàn)的持續(xù)時間超過最小脈沖寬度的低電平將產生復位信號。因此，PC6引腳與端口C其他引腳的電特性是有區(qū)別的。在復位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口C保持為高阻態(tài)。(2)端口C (PC5~0)。通過對系統(tǒng)時鐘選擇位的設定，PB6可作為反向振蕩放大器與內部時鐘操作電路的輸入，PB7可作為反向振蕩放大器的輸出。端口B為8位雙向I/O口，作為輸入使用時，若內部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。5V 速度顯示 轉速給定 BLDCM 轉速及位置檢測 電流檢測及比較電路聲光報警 電池電壓檢測 單片機 PWM驅動及逆變電路剎車制動 電源 36V 15V 15V V圖3總體結構框圖3控制系統(tǒng)硬件電路 單片機系統(tǒng)選用基于AVR增強型RISC結構的高性能、低功耗微控制器ATmega88單片機。ATmega88接收電機的霍爾位置傳感器信號，對其進行譯碼，以決定換相順序，從而實現(xiàn)電機的電子換相。控制器根據(jù)調速傳感電路的信號，輸出相應的PWM方波信號，驅動電路將脈寬變化的方波信號轉換為大小變化的直流信號，經過驅動電路整形、放大后控制電機。系統(tǒng)總體結構如圖3所示。 wtwt圖1 無刷直流電動機的結構圖圖2 各相繞組的導通順序示意圖2系統(tǒng)總體結構及工作原理電動自行車調速控制系統(tǒng)的核心是電動自行車控制器，它不僅要完成外部信號的處理，無刷直流電動機驅動信號的給定，更重要的是完成整個控制系統(tǒng)的控制策略。 480176。 240176。圖2給出了各相繞組的導通順序示意圖。的電角度范圍內有3種磁狀態(tài)，每種磁狀態(tài)持續(xù)120176。如此反復循環(huán)，電動機即可旋轉起來[5]。其工作過程如下:當電動機轉子N極位于A (a)處，則傳感器a元件感應出信號，使功率晶體管V1導通，A相繞組中便有電流通過，設其方向為A(流入)、X(流出)，便產生水平向左的定子磁場，該磁場與向上的轉子磁場相互作用而產生電磁轉矩，驅動轉子逆時針旋轉。均勻分布在電動機的一端。由于電子開關線路的導通次序是與轉子轉角同步的，因而起到了機械換向器的換向作用[4]。位置傳感器的跟蹤轉子與電機轉軸相聯(lián)接。直流無刷電動機的結構如下圖3所示。直流無刷電動機的結構主要由電動機本體、位置傳感器和電子開關線路三部分組成。它用一套電子換向裝置代替了有刷直流電動機的機械換向裝置,保留了有刷直流電動機寬闊而平滑的優(yōu)良調速性能,同時又克服了有刷直流電動機機械換向帶來的一系列的缺點,因此在各個領域中得到廣泛應用。因此，設計了一個以AVR系列的 ATmega88 單片機為控制核心，利用無刷直流電機的特性實施 PWM單極調制，并具備速度顯示和聲光報警功能的電動自行車控制系統(tǒng)?？刂旗`活、功能擴展方便且易實現(xiàn)較復雜的控制算法?；趯Ｓ眉呻娐返目刂葡到y(tǒng)采用無刷直流電動機專用集成電路如MC33033, MC33035, ML4428為控制核心，克服了分立元件帶來的弊端，使控制電路體積小、可靠性高，但功能難以擴展，在早期的電動車控制器中較多采用。電動自行車控制器的主要形式有:分立元件加少量集成電路構成的模擬控制系統(tǒng)、基于專用集成電路的控制系統(tǒng)、以微型計算機技術為核心的數(shù)?；旌峡刂葡到y(tǒng)和全數(shù)字控制系統(tǒng) 。其中，控制器決定了電動車的操控性能。因此電動車采用直流無刷電動機做為驅動系統(tǒng)是一個必然的大趨勢。其中最有發(fā)展前途的是無刷直流電動機。驅動電機最早采用的是有刷直流電動機，有刷電動機采用機械換向，對控制系統(tǒng)的技術要求較低，但是相比無刷電動機，有刷電動機存在著明顯的劣勢:壽命短，噪聲大，效率低，返修率較高。長期以來在要求調速的地方，特別是在冶金、機械制造、輕工等工業(yè)對調速性能指標要求較高的場合中得到廣泛應用。目前電動車中使用的電動機一般有直流電動機、感應電動機、開關磁阻電動機以及永磁無刷電動機等。依靠科技進步，發(fā)展電動自行車，對抑制石油漲價，支持國家能源發(fā)展戰(zhàn)略，降低環(huán)境污染。電動自行車由于輕便、快捷、價位等優(yōu)勢異軍突起，日益成為自行車交通工具使用者的一種理想的并廣受歡迎的個人交通工具。 ATmega88 。s AVR series ATmega88 mcu. According to the permanent magnet brushless DC motor unipolar pulse width modulation characteristics of PWM implementation, and through the position sensor so that the motor mutation, and indirect realization of speed testing, and through digital tube display speed, through hardware and software support, realize the whole system design requirements. The main work is as follows: the hardware part prises a power circuit, dr