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無刷電機驅動的電動自行車控制系統(tǒng)-展示頁

2024-12-18 02:04本頁面
  

【正文】 具有重要的環(huán)保意義。畢業(yè)設計(論文)題  目: 無刷電機驅動的電動自行車 的控制系統(tǒng)設計 ?! I(yè):  數(shù)控技術 班  級: 學  號: 姓  名: 指導老師: 摘 要近年來,燃油交通工具因尾氣排放問題已造成城市空氣的嚴重污染。于是發(fā)展綠色交通工具已經(jīng)成為一個重要的課題。隨著電機技術及功率器件性能的不斷提高,電動自行車的控制器發(fā)展迅速。設計出了電路原理圖、印制板電路圖和電路板實物的 3 維效果圖。s national conditions, development of electric bicycles has important environmental significance. With the motor technology and continuously improve the performance of power devices, the rapid development of electric bicycle controller. This design uses a brushless DC motor for the control of dedicated control chip MC33033 chip, in order to power MOSFET devices as the switching device drive motor, to achieve control of the electric bike. Design a circuit diagram, PCB circuit diagrams and circuit board real 3D renderings. Keywords:brushless DC motor MC33033 Schematic PCB circuitII目  錄摘 要 ............................................................IABSTRACT ........................................................II第 1 章 引言 .....................................................5 課題的研究背景及發(fā)展狀況 ....................................5 當今社會的能源問題 ......................................5 無刷直流電機的發(fā)展過程 ..................................5 無刷直流電機的特點 ......................................6 電動自行車的組成 部分 .......................................7 課題研究的內容 ..............................................7第 2 章 電動自行車的主要技術 .....................................9 電動自行車的基本性能 ........................................9 電動自行車的主要技術參數(shù) ...................................10 整車主要技術參數(shù) .......................................10 蓄電池主要技術參數(shù) .....................................10 電動機主要技術參數(shù) .....................................11 控制器主要技術參數(shù) .....................................11 電動自行車的電機控制技術 ...................................12 無刷直流電機的結構與原理 ...................................12 無刷直流電機的調速方法 .....................................14 無刷直流電機的位置檢測 .....................................15第 3 章 系統(tǒng)元器件選擇 ..........................................17 控制芯片 MC33033............................................17 功率器件 MOSFET.............................................20 無刷電機驅動芯片 IR2103.....................................22 閉環(huán)無刷電機適配器 MC33039..................................23 蓄電池的選擇 ...............................................24第 4 章 系統(tǒng)電路設計 ............................................27 普通無刷電動機控制電路 .....................................27 主電路設計 .................................................28 電源電路設計 ...........................................28 驅動電路設計 ...........................................28 剎車電路設計 ...........................................29 調速電路設計 ...........................................30 鑰匙開關設計 ...........................................31 整體電路圖 .............................................32第 5 章 印制電路板設計 ..........................................34 確定元件封裝 ...............................................34 生成網(wǎng)絡表 .................................................35 印制電路板環(huán)境設置 .........................................35III 繪制 PCB 板 .................................................36結 論 ........................................................38致   謝 ........................................................39參考文獻 ........................................................40附 錄 1 ........................................................41附 錄 2 ........................................................42附 錄 3 ........................................................434第 1 章 引言 課題的研究背景及發(fā)展狀況 當今社會的能源問題能源是人類社會存在和發(fā)展的物質基礎。自從英國工業(yè)革命以來,以煤炭、石油和天然氣等化石燃料為一次能源的供能系統(tǒng)極大地促進和推動了世界各國的經(jīng)濟發(fā)展。自從20世紀70年代發(fā)生能源危機以來,人類探尋一種新的、清潔、安全可靠的可持續(xù)能源系統(tǒng),世界各國對新能源與可再生能源日益重視,不斷加大人力和物力的投入力度,促進了新能源與可再生資源利用技術和裝置的研發(fā),加快了新能源與可再生資源的商業(yè)化進程。我國的礦物能源儲量比較豐富,但是人均能源資源卻只有世界人均能源資源的二分之一左右。但同時又面臨著有限的化石燃料資源和更高的環(huán)境保護要求的嚴峻挑戰(zhàn),目前我國已經(jīng)世界第二大石油進口國,能源問題十分緊迫。 無刷直流電機的發(fā)展過程一個多世紀以來,電動機作為機電能量轉換裝置,其應用范圍已遍及國民經(jīng)濟的各個領域以及人們的日常生活中。由于傳統(tǒng)的直流電動機均采用電刷以機械方法進行換向,因而存在相對的機械摩擦,由此帶來了噪聲、火化、無線電干擾以及壽命短等弱點,再加上制造成本高及維修困難等缺點,從而大大限制了它的應用范圍。經(jīng)過了幾十年的努力,直至上世紀60 年代初終于實現(xiàn)了這一愿望。隨著電力電子技術理論研究和制造工藝水平的不斷提高,電力電子器件在容量和類型等方面得到了很大發(fā)展,是電力電子技術的又一次飛躍,先后研制出 GTR、GTO、功率 MOSFET 等自關斷全控型第二代電力電子器件。而進入 90 年代電力電子器件正朝著復臺化、標準模塊化、智慧化、功率集成的方向發(fā)展。采用霍爾組件位置傳感器的無刷直流電機結構簡單、適應性好、信號容易控制,因此,霍爾組件位置傳感器始終是無刷直流電機位置傳感器的主流。現(xiàn)在國外一些公司相繼推出了用于電機調速的數(shù)字信號處理(DSP)芯片,在電冰箱、洗衣機、空調等家用電器領域及工業(yè)變頻控制領域,以其結構緊湊、使用便捷、可靠性高、功能強和成本低等優(yōu)勢而被廣泛使用。無刷直流電機克服了有刷直流電機由于電刷環(huán)流而引起的磨損,產(chǎn)生火花而又引起噪音,及其對周圍電路帶來惡劣影響。且調速性能優(yōu)越,體積小,重量輕,轉動慣量小,不存在勵磁損耗。進入九十年代以來,隨著電力電子工業(yè)的飛速發(fā)展,許多高性能半導體功率6器件,如 GTR 、 MOSFET 、IGBT 、MCT 等相繼問世,以及微處理器、大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展,逆變裝置也發(fā)生了根本性的變化。無刷直流電機的應用和開發(fā)進入一個新階段,目前正朝著超高速、高轉矩、高功能化、微型化方向發(fā)展。 電動自行車的組成 部分電動自行車一般由動力部分、傳動部分、行車部分、操縱制動部分、電氣儀表部分組成。其性能的好壞,直接影響電動自行車的動力性和經(jīng)濟性.2. 傳動部分電動自行車傳動部分的作用是將動力部分輸出的功率傳遞給驅動輪,驅使電動自行車行駛。它由變速器、后傳動裝置組成。它主要由車架、前減震器、前后輪、座墊等組成。它由車把、制動裝置、調速手把等組成。它由數(shù)據(jù)顯示裝置、充電器等組成。因此,本文設計開發(fā)了一套無刷直流電機驅動的電動自行車的控制系統(tǒng),36V 電源供電,采用 MC33033 作為主控制芯片,功率器件 MOSFET 起開關作用驅動電機,采用 PWM 方式調速實現(xiàn)對電動自行車的控制。下面介紹《電動自行車通用技術條件》中重要條款。電動自行車必須具有可靠的剎車斷電功能。電動自行車整車質量不超過 40Kg。電動自行車一般采用單塊為 12V/12Ah 鉛蓄電池串聯(lián)組成電動自行車電源,每塊鉛酸蓄電池電磁質量約 ,24V 電源兩塊電池加外殼約 ;36V 電源三塊電池加外殼質量約 13Kg。電池質量加電動機質量約占整車質量一半,留給自行車車體部分的約20Kg。電動自行車必須具有腳踏行駛功能。在平坦的瀝青或混凝土路面風速不大于 3m/s,電動自行車30min 腳踏行駛距離不應小于 7K
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