【正文】 環(huán)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(bǔ)償特點(diǎn)來進(jìn)行 控制。當(dāng)?shù)?19腳斷開時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于正常工作 狀態(tài)當(dāng)?shù)?19腳接地時(shí)．上驅(qū)動(dòng)輸出處于截止?fàn)顟B(tài) ， 下驅(qū)動(dòng)輸出處于低電平狀態(tài) ， 這樣電機(jī)慣性轉(zhuǎn)動(dòng)直至停止。 例如當(dāng)輸入碼為 100時(shí)，引腳 3的電平從高變低就使得具有相同的字母標(biāo)號(hào)的上驅(qū)動(dòng)和下驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向 。電角度為 l步可以計(jì)算出轉(zhuǎn)子的位置 。 因?yàn)橛腥齻€(gè)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的，因而是無效的 。、 240186。 該譯碼器有專門設(shè)計(jì)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(duì)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(hào)輸入端為引腳 6， 譯碼器能使上下驅(qū)動(dòng)以適當(dāng)?shù)捻樞蚬ぷ?。 19腳：使能端，用做剎車斷電及保護(hù)作用。 14腳：電源 1 l l7腳：下臂驅(qū)動(dòng)輸出端。 12腳：過流信號(hào)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(hào)輸入 端。 各引腳功能如下： 20腳：上臂驅(qū)動(dòng)輸出端。 /12 0 176。 霍爾組件 放大裝置 VCC Uo 輸出 GND 15 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(jià)格第二代無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器，它是由MC33034和 MC33035演變而 成的， 具備無刷直流電機(jī)控制所必需的功能， 現(xiàn)將其特點(diǎn)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(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，成本低，是目前在無刷直流電動(dòng)機(jī)上應(yīng)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(yīng)工作的，利用霍爾式位置傳感器工作的無刷直流電動(dòng)機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子，同時(shí)也是霍爾式位置傳感器的轉(zhuǎn)子。當(dāng)遮光板的扇行開口對(duì)著某個(gè)光敏接受組件時(shí)，該組件接收到對(duì)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(dòng)；遮光板安裝在 14 轉(zhuǎn)子上隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。 電磁式位置傳感器利用電磁效應(yīng)來進(jìn)行位置測(cè)量，特點(diǎn)是輸出信號(hào)大，工作可靠，適應(yīng)性強(qiáng)，但是它的體積大，輸出的是交流信號(hào)，還需 要經(jīng)過整流和濾波后才能用。 位置傳感器對(duì)直流無刷電動(dòng)機(jī)（ BLDC）測(cè)定轉(zhuǎn)子位置的起著十分重要的作用，因?yàn)橹绷鳠o刷電動(dòng)機(jī)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(gè)激磁相，所以換相完全是由轉(zhuǎn)子位置來決定的。因此準(zhǔn)確檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置并根據(jù)轉(zhuǎn)子位置準(zhǔn)時(shí)切換功率器件觸發(fā)組合狀態(tài)是控制無 刷直流電機(jī)的關(guān)鍵。本設(shè)計(jì)采用的就是通過調(diào)整 PWM 波的占 空比，實(shí)現(xiàn)對(duì)無刷直流電機(jī)電樞電壓的控制，間接地控制了電機(jī)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(jí)調(diào)速，調(diào)速平滑性差，機(jī)械特性軟；空載時(shí)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(shí)現(xiàn)無級(jí)平滑調(diào)速，但只能減弱磁通，從電動(dòng)機(jī)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(shí)間常數(shù)較小，能快速響應(yīng)，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(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速向下調(diào)速，屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法。 無刷直流電機(jī)的調(diào)速方法 眾所周知，直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n 的表達(dá)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(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)。但僅僅這樣還不行，因?yàn)橛靡话阒绷麟娫唇o定子上各繞 組供電，只能產(chǎn)生固定磁場(chǎng)，但不能與運(yùn)動(dòng)中轉(zhuǎn)子磁鋼所產(chǎn)生的永磁磁場(chǎng)相互作用，以產(chǎn)生單一方向的轉(zhuǎn)矩來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，位置傳感器不斷的送出信號(hào)，改變電樞繞組的通電狀態(tài)，使得在某一磁極下導(dǎo)體中的電流方向始終保持不變，這就是無刷直流電機(jī)的無接觸式換流過程的實(shí)質(zhì)。無刷直流電機(jī)的工作原理簡(jiǎn)圖如圖 23 所示。由于電子開關(guān)線路的導(dǎo)通次序是與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角同步的，因而起到了機(jī)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(yīng)的功率開關(guān)器件聯(lián)接，位置傳感器與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸相聯(lián)接。電動(dòng)機(jī)本體在結(jié)構(gòu)上與永磁同步電動(dòng)機(jī)相似，但沒有籠型繞組和其它起動(dòng)裝 置。 圖 22 無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理 從圖 22可見，無刷直流電動(dòng)機(jī)組件主要由電動(dòng)機(jī)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(dòng)，轉(zhuǎn)子位置信號(hào)按一定規(guī)律變化，從而改變電樞繞組的通電狀態(tài)， 實(shí)現(xiàn)無刷直流電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)換。不同質(zhì)量的控制器同在同一輛車上，也會(huì)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(hào)采集電路，執(zhí)行器件和采樣器件等，包括電阻，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(dòng)自行車的控制器連接有一個(gè)調(diào)速手柄，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)速手柄可以改變控制器輸入端信號(hào)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(jī)的電壓的高低，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。電動(dòng)自行車的工作原理和結(jié)論都不復(fù)雜，可以認(rèn)為是在自行車的基礎(chǔ)上加一套電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的。 控制器的欠電壓保護(hù)值 控制器的欠電壓保護(hù)值 控制器欠電壓保護(hù)值根據(jù)額定電壓不同而不同： 10 額定電壓為 24V 的控制器，其次電壓保護(hù)值為 20V 額定電壓為 36V 的控制器，其欠電壓 保護(hù)值為 額定電壓為 48V 的控制器，其欠電壓保護(hù)值為 過流保護(hù)值 過流保護(hù)值一般由 24V/10A 和 36V12A（ 16A）兩種。 輪廓額定輸出轉(zhuǎn)矩（ N 電動(dòng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 電動(dòng)機(jī)額定連續(xù)輸出功率 電動(dòng)機(jī)額定連續(xù)輸出功率一般為 120200W，最大 不應(yīng)大于 400W。 同時(shí)在電動(dòng)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(gè)， 電動(dòng)機(jī)的效率狀態(tài) 充電器的設(shè)計(jì)。 一般標(biāo)配為 36V。 蓄電池容量：在電動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)自行車載重一般為 75Kg，有的達(dá)到 100Kg 左右，載重增加，就要求蓄電池能提供更多的能源，電動(dòng)機(jī)控制器必須增加功率，滿足載重要求。 電動(dòng)自行車電動(dòng)機(jī)的額定連續(xù)輸出功率一般選用 120200W，最大應(yīng)補(bǔ)大于 240W。 一組優(yōu)質(zhì)的電池應(yīng)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(dòng)自行 車電池容量應(yīng)保證一次充滿電后續(xù)駛里程應(yīng)不小于 25Km。電動(dòng)自行車納入非機(jī)動(dòng)車管理范疇，腳踏功能是比不可少。 而電動(dòng)自行車在較快速度下運(yùn)行的交通工具，質(zhì)量比自行車大，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求比自行車高。 低速電動(dòng)機(jī)輪廓較重，質(zhì)量約 5Kg，告訴電動(dòng)機(jī)加減速齒輪構(gòu)成的輪廓質(zhì)量約 。 電動(dòng)自行車比普通自行車多了蓄電池、電動(dòng)機(jī)等質(zhì)量較大的部件，因此比普通自行車重了許多，但不應(yīng)大于 40Kg 這一非機(jī)動(dòng)車標(biāo)準(zhǔn)上限，超過了就不能納入非機(jī)動(dòng)車管理范圍。電動(dòng)自行車騎行剎車制動(dòng)時(shí)，剎車信號(hào)先送到控制器內(nèi)，切斷控制器輸出到電動(dòng)機(jī)的電源，電動(dòng)機(jī)停止輸出動(dòng)力，然后機(jī)械剎車系統(tǒng)制動(dòng)，確保騎行者安全。 電動(dòng)自行車采用旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)把，通過控制器可以對(duì)電動(dòng)機(jī) 進(jìn)行調(diào)速控制，電動(dòng)車最高時(shí)速 20Km/h。 第 2章 電動(dòng)自行車的主要技術(shù) 電動(dòng)自行車的基本性能 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)自行車通用技術(shù)條件》，電動(dòng)自行車是以蓄電池為輔助能源，具有兩個(gè)車輪，能實(shí)現(xiàn)人力騎行、電動(dòng)或電力助動(dòng)功能的特種自行車；根據(jù)《道路安全法》，把電動(dòng)自行車劃分為非機(jī)動(dòng)車輛，電動(dòng)自行車的性能不能超出非機(jī)動(dòng)車輛標(biāo)準(zhǔn)。 課題研究的內(nèi)容 由于直流無刷電機(jī)具備交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，又具有直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率高、無勵(lì)磁損耗以及調(diào)速性能好等諸多特點(diǎn)，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(yīng)用得到日益普 7 及。電氣儀表裝置是保證車輛安全行駛并反映車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的主要裝置，它使騎行者能正確、有效地對(duì)車輛行駛適時(shí)地進(jìn)行控制。 4. 操縱制動(dòng)部分 操縱制動(dòng)部分的作用是直接控制行車方向、行駛速度、 制動(dòng)等，以確保電動(dòng)自行車行駛安全。 3. 行車部分 行車部分的作用是使電動(dòng)自行車構(gòu)成一個(gè)整體，支撐全車的總重量，將傳動(dòng)部分傳遞的扭矩轉(zhuǎn)換成驅(qū)使電動(dòng)自行車行駛的牽引力，同時(shí)承受吸收和傳遞路面作用于車輪上的各種反力，確保電動(dòng)自行車正常、安全行駛。通過變速器或調(diào)速器，使電動(dòng)自行車獲得行駛所需要的驅(qū)動(dòng)力和速度，并保證電動(dòng)自行車的平穩(wěn)起步和停車。 1. 動(dòng)力部分 電動(dòng)自行車的動(dòng)力部分通常由蓄電池和電機(jī)構(gòu)成，是電動(dòng)自行車的動(dòng)力來源。所以無刷直流電機(jī)在當(dāng)今國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，如醫(yī)療器械、儀器儀表、化工、及計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及家用電器等方面得到了廣泛的應(yīng)用 。 這些開關(guān)器件本身向著高 6 頻化、大容量、智能化方向發(fā)展，并出現(xiàn)集半導(dǎo)體開關(guān)、信號(hào)處理、自我保護(hù)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(dòng)機(jī)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(shí)，無刷直流電機(jī)既具備交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便的一系列優(yōu)點(diǎn)，又具備有刷直流電機(jī)的運(yùn)行效率高等 諸多特點(diǎn)，同時(shí)克服了有刷直流電機(jī)由于機(jī)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(jiǎn)化了電機(jī)維修。無刷直流電機(jī)回饋裝置簡(jiǎn)單，功率密度更高，輸出轉(zhuǎn)矩更大，控制結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，使電機(jī)和逆變器各自潛力得到充分發(fā)揮。 無刷直流電機(jī)的特點(diǎn) 無刷直流電機(jī)（ BLDCM : Brushless Direct Current Motor ）是指無機(jī)械電刷和換向器（或集電環(huán)）的直流電機(jī)，又稱無換向器直流電機(jī)，它以電子換向器代替機(jī)械電刷和換向器實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的換向 。 目前隨著計(jì)算機(jī)進(jìn)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(jìn)行脈沖調(diào) 制 (pulse width modulation，簡(jiǎn)稱 PWM)控制電機(jī)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(dòng)機(jī)的廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)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(yīng)快、低損耗方向發(fā)展。進(jìn)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(duì)上述傳統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)的弊病，早在上世紀(jì) 30 年代就有人開始研制以電子換向代替電刷機(jī)械換向的直流無刷電動(dòng)機(jī)。其主要類型有同步電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)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(guó)經(jīng)濟(jì)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(jìn)入 21 世紀(jì)，我國(guó)的能源問題，尤其是石油問題，也變得日益嚴(yán)重。但與此同時(shí)，大量使用化石燃料所帶來的嚴(yán)重后果：資源枯竭、環(huán)境污染、生態(tài)資源破壞等。 當(dāng)今社會(huì)，能源和環(huán)境問題已經(jīng)成為困擾人類社會(huì)進(jìn)步和發(fā)展的重大課題。 關(guān)鍵詞： 無刷直流電機(jī) MC33033 原理圖 印制板電路圖 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 into account China39。本 文 設(shè)計(jì)采用 無刷直流電機(jī)專用控制芯片 MC33033 為控制芯片，以功率器件 MOSFET 為開關(guān)器件 驅(qū)動(dòng)電機(jī)， 實(shí)現(xiàn)對(duì) 無刷直流電機(jī) 的控制?？紤]到我國(guó)的國(guó)情，發(fā)展電動(dòng)自行車具有重要的環(huán)保意義。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 : 無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng) 自行車 的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)