【正文】 的電力電子器件按照預(yù)定設(shè)想運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。此外，對(duì)器件或整個(gè)裝置的一些保護(hù)措施也往往設(shè)在驅(qū)動(dòng)電路中，或通過驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)，因此驅(qū)動(dòng)電路對(duì)裝置的運(yùn)行效率、可靠性和安全性都有重要的影響。在設(shè)計(jì)功 率主電路的驅(qū)動(dòng)電路中，要綜合考慮減小開關(guān)損耗、驅(qū)動(dòng)的一致性、抑制感生電壓等問題，因此驅(qū)動(dòng)電路對(duì)系統(tǒng)的可靠性有重要的影響。圖 3． 6為單橋臂的驅(qū)動(dòng)電路的原理圖。 3． 6電壓檢測(cè) 電路 在驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中使用的功率器件是 IRFB4310，其耐壓值為 100V，當(dāng)電壓過高時(shí)，功率器件會(huì)因過壓而損壞，所以電壓信號(hào)的檢測(cè)是很重要的一個(gè)信號(hào)量。我們需要測(cè)量蓄電池電壓值，在信號(hào)的采樣點(diǎn)的選擇上，我可以選擇鑰匙開關(guān)的接口點(diǎn) KEY作為蓄電池電壓的采樣點(diǎn)，為了配合系統(tǒng)的故障檢測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)，選擇 B+點(diǎn)作為蓄電池電壓 18 采樣點(diǎn)。如果系統(tǒng)正常，吸合主接觸器，系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，但也存在主接觸器不能可靠吸合在運(yùn)行的過程中斷開的故障情況，此時(shí) B+點(diǎn)的電壓將下降，系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)停止運(yùn)行。 3． 7溫度檢測(cè)電路 在驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的功率電路中利用 MOSFET的關(guān)斷與導(dǎo)通來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。因此控制器設(shè)計(jì)時(shí)，考慮功率器件溫升情況，通過采集功率結(jié)構(gòu)散熱器的溫度信號(hào)，間接檢測(cè)功率器件工作的環(huán)境溫度，當(dāng)功率器件的工作環(huán)境溫度大于 60℃時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將發(fā)出警報(bào)聲音，提醒用戶；當(dāng)功率器件的工作環(huán)境溫度大于 70℃時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將強(qiáng)制停止運(yùn)行，并發(fā)出報(bào)警聲音，等待功率器件的工作環(huán)境溫度小于 60℃時(shí)，重新恢復(fù)正常工作狀態(tài)。通過電阻分壓，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，輸入微處理器的 A／ D口。 19 3． 8加減速踏板信號(hào)檢測(cè)電路 電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度由加速踏板的加速器控制。加速信號(hào)處理電路如圖 3． 9所示。 20 3． 9 開關(guān)量輸入信號(hào) 控制系統(tǒng)中使用的開關(guān)量輸入有：加速器內(nèi)部的微動(dòng)開關(guān)信號(hào)、檔位信號(hào)及電機(jī)驅(qū)動(dòng)使能開關(guān)信號(hào)。開關(guān)輸入信號(hào)處理電路如圖 3． 10所示。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)發(fā)生電池電壓在不 21 允許的范圍內(nèi)、散熱器溫度超限，系統(tǒng)接線故障，功率橋損壞等故障時(shí) 蜂鳴器將根據(jù)故障的情況，發(fā)出不同的報(bào)警提示聲音。 3． 11通訊模塊電路設(shè)計(jì) 通訊模塊包括 JTAG接口和 USART接口。 USART0接口用于和上位機(jī)完通訊完成成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和各種控制任務(wù)，控制器提供了一種通信接 口即 RS232。 JTAG接口同過仿真器與 PC連接， JTAG接口圖如圖 3． 12所示 ： 22 3． 12硬件抗干擾的設(shè)計(jì) 合格的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括兩個(gè)方面：系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)與良好的抗干擾能力。系統(tǒng)的干擾信號(hào)主要來自以下幾個(gè)方面： 1)元器件布局不合理造成的干擾； 2) 23 數(shù)字地和模擬地的相互影響； 3)寄生耦合； 4)電磁干擾； 5)靜電干擾等。 3． 13本章小結(jié) 本章根 據(jù)系統(tǒng)提出的要求，提出了硬件電路總體設(shè)計(jì)方案，并詳細(xì)描述了各硬件模塊的電路實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)的電路具有簡(jiǎn)單可靠成本低等特點(diǎn)。純電動(dòng)汽車的行駛工況分為以下五種： 1．啟動(dòng)。 3．加速行駛。 5．制動(dòng)。 4． 1． 1再生制動(dòng)控制策略 1．長(zhǎng)下坡時(shí)的再生制動(dòng)控制策略 純電動(dòng)汽車行駛在下坡路況，當(dāng)坡度角大于某一數(shù)值時(shí)，電樞電流小于零，電機(jī)從電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)過渡到再生制動(dòng)狀態(tài)，向蓄電池充電，再生制動(dòng)所產(chǎn)生能量經(jīng)功率變換器存儲(chǔ)到純電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池中。當(dāng)坡度過大時(shí)，回饋電流將大于動(dòng)力蓄電池最大允許充電電流，這種情況下必須對(duì)充電電流進(jìn)行限制，此時(shí)采用再生制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)相結(jié)合的制動(dòng)方式來保證動(dòng)力蓄電池的安全充電及行車安全。中輕度剎車時(shí)，若所需制動(dòng)力小于動(dòng)力蓄電池允許最大充電電流等效的制動(dòng)力，機(jī)械能直接通過 PWM變換器給蓄電池充電；若所需制動(dòng)力大于動(dòng)力蓄電池允許最大充電電流等效的制動(dòng)力，則用最大允許充電電流向蓄電池充電，多余部分能量由機(jī)械制動(dòng)消耗。 4． 1． 2驅(qū)動(dòng)控制策略 在現(xiàn)代控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中， PID控制是應(yīng)用最廣泛的控制策略。然而常規(guī) PID控制器難以滿足高精度、快響應(yīng)的控制要求，常常不能有效克服負(fù)載、模型參數(shù)的大范圍變化以及非線性因素的影響。其最大的特點(diǎn)是將專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)表示為語言控制規(guī)則，并用這些控制規(guī)則去控制系統(tǒng)，這樣它可以不依賴于被控制對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，能夠克服非線性 25 因素的影響，對(duì)被控制對(duì)象的參數(shù)具有較強(qiáng)的魯棒性。所以，對(duì)速度的控制策略采用將 PID控制和模糊控制相結(jié)合的方法一模糊自適應(yīng)整定 PID控制，即利用模糊控制規(guī)則在線對(duì) PID參數(shù)進(jìn)行修改。 確定系統(tǒng)中連續(xù)變量 e， ec的變化范圍，本系統(tǒng) 中速度變化范圍為(O3000r／ min)。將 e， ec的變化范圍整定到模糊論域 E=(7， 7)內(nèi)：由此，可以得到速度誤差及誤差變化率的整定公式為 (4． 1)，(4． 2)： e’=7/3000e () ec’=7/5000ec () 這樣就得到模糊量 e’， cc’。那么 e’和 ec’的論域?yàn)椋?e’ ={7，一 6，一 5，4，一 3，一 2， l， 0， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7}， ec’ ={7， 6， 5， 4，3， 2， 1， 0， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7}。同理，將輸出量 Kp、 Ki和 Kd也量化為 15個(gè)等級(jí)，即 Kp’、 Ki’、 Kd’．的論域?yàn)?7， 6， 5， 4， 3， 2，1， 0， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7。主程序流程圖如圖 4． 2所示。 PWM輸出控制信號(hào)的處理時(shí)應(yīng)該避免由于系統(tǒng)干擾造成 PWM占空比變化過于頻繁和 IGBT瞬間產(chǎn)生大電流損壞電動(dòng)機(jī)。= ~(1x) define pin(x,PIN) (PIN) amp。 // Initialize Stack Pointer SPH = 0x04。 // pins PB2 amp。 /* Set PWM Duty Cycle */ TCCR0 = 0x65。 while(1)。用一個(gè) 16位的定時(shí)器實(shí)現(xiàn)精確的定時(shí)，周期設(shè)定為 10ms，同時(shí)用一個(gè) 16位的計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)脈沖的計(jì)數(shù)。 為了提高測(cè)速的實(shí)時(shí)性，測(cè)速處理程序作為定時(shí)器中斷的中斷服務(wù)程 29 序來處理 ，詳細(xì)的測(cè)速處理程序流程圖如圖 4． 12所示。 30 第六章總結(jié) 本論文重點(diǎn)討論了基于 ATmega64的他勵(lì)電機(jī)電動(dòng)汽車的全部設(shè)計(jì)開發(fā)過程。 在老師的幫助下， 通過本課題的研究，取得了以下成果： (1)完成了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)，包括開關(guān)電源模塊、電流檢測(cè)模塊、串口通信模塊、驅(qū)動(dòng)電路模塊等。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，同時(shí)點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)故障的指示燈。 (2)進(jìn)行了軟件的詳細(xì)設(shè)計(jì)。采用時(shí)間調(diào)度的方法對(duì)系統(tǒng)函數(shù)執(zhí)行時(shí)間進(jìn)行安排，可以合理利用控制器，使系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)更具有條理性，軟件上的抗干擾處理進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性。 并將模糊 PID算法融入程序，使得本電動(dòng)汽車的加速性能和續(xù)航里程大大提高。 31 參考文獻(xiàn) 【 1】 中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電動(dòng)車輛研究會(huì)，中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)電動(dòng)汽車分會(huì)．信息交流【 C】．電動(dòng)車輛研究與開發(fā)， 2020，清華大學(xué)汽車安全與節(jié)能國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室． 【 2】 黃李培．電動(dòng)機(jī)控制【 M】．北京：清華大學(xué)出版社， 2020． 【 3】 陳伯時(shí)．電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)【 M】 j匕京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020． 【 4】 周希章，周全．電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含 我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄 檢索與閱覽 33 服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承 擔(dān)。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 36 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） ：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。 、圖 表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫 2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)