双模型无刷直流电动机控制器设计与实现

发布时间：2017-09-23 20:01

  本文关键词：双模型无刷直流电动机控制器设计与实现

  更多相关文章： 电动自行车 无刷直流电动机 双模型控制器 反电动势过零检测

【摘要】：21世纪以来,我国经济高速发展,城市化进程加快,越来越多的人到城市就业或居住,城市人口急剧增加。随着城市规模的不断扩大,人们对绿色、环保、便捷、低成本出行的需求与日激增,顺应该市场需求而发展起来的电动自行车市场保有量随之不断增大。作为电动自行车的核心控制部件,无刷直流电动机控制器在一级市场销量也随之节节攀升。在二级市场上,为满足电动自行车霍尔元件损坏的电机维修需求,双模型无刷直流电动机控制器更因其有霍尔和无霍尔双模式兼容的特性受到众多电动车使用者的青睐。本文首先介绍了两轮电动自行车及其控制器的发展,从两轮电动自行车用无刷直流电机控制系统的组成、工作原理及控制方法入手,对无刷直流电动机的运行特性进行分析,对有、无位置传感器两种模式无刷直流电动机的启动、换相控制方法进行深入分析。针对市场上电机维修和降低电动自行车整车成本的市场需求,提出了双模型无刷直流电动机控制器的设计需求。然后,在理论分析的基础上,对课题实现系统功能及需求进行分析,针对无位置传感器换相控制及启动的实现,提出了反电动势过零点检测以及零启动控制实现策略。结合课题需实现的功能以及成本要求选用性价比较高的中颖电子公司8位单片机芯片SH79F1611作为主控芯片来实现双模型直流无刷电机控制系统设计。采用反电动势过零点检测法进行无位置传感器换相设计,针对过零检测中硬件实现中心点重构易导致干扰,从而影响正确换相问题,提出了软件重构中心点的方法。本文详细介绍了基于SH79F1611芯片的双模型控制器软、硬件模块的工作原理及流程,并对控制系统的功能及可靠性进行全面测试验证。最终,通过该设计完成了基于SH79F1611的48V双模型无刷直流电动机控制器的系统设计。所设计双模型无刷直流电动机控制器可降低电动自行车总线及无刷直流电动机成本,大大提高无刷直流电动机的可靠性。该设计具备了实用性、经济性和可靠性多方面的优势,在电动自行车整车厂以及售后市场得以广泛应用。
【关键词】：电动自行车 无刷直流电动机 双模型控制器 反电动势过零检测
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM33
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 课题来源及意义11-13
• 1.2 电动自行车发展现状13-14
• 1.3 电动自行车用电机发展概况14
• 1.4 无刷直流电动机控制器研究现状14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 第二章 无刷直流电动机实现分析16-27
• 2.1 无刷直流电动机的组成16-21
• 2.1.1 电机本体16-18
• 2.1.2 位置检测器18-19
• 2.1.3 无刷直流电动机控制器19-21
• 2.2 无刷直流电动机工作原理21-23
• 2.3 无刷直流电动机特性分析23-25
• 2.3.1 无刷直流电动机的等效电路23-24
• 2.3.2 无刷直流电动机的反电动势24
• 2.3.3 无刷直流电动机的转矩24-25
• 2.3.4 无刷直流电动机的转矩脉动25
• 2.4 电动自行车用无刷直流电动机控制系统25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 系统需求分析及实现策略27-38
• 3.1 系统需求分析27
• 3.2 系统需实现功能27-29
• 3.3 控制实现策略29-37
• 3.3.1 控制芯片选取29-31
• 3.3.2 PWM控制31
• 3.3.3 无位置传感器换相控制31-36
• 3.3.4 无位置传感器启动控制36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 基于SH79F1611的双模型无刷直流电动机控制器硬件设计38-47
• 4.1 系统硬件实现38-39
• 4.2 核心控制部分电路39-40
• 4.3 系统供电部分电路40-42
• 4.4 有位置传感器位置检测电路42
• 4.5 无霍尔传感器位置检测电路42-43
• 4.6 MOS管驱动电路43-44
• 4.7 过流保护电路设计44-45
• 4.8 印制板图设计45-46
• 4.9 本章小结46-47
• 第五章 基于SH79F1611双模型无刷直流电动机控制器软件设计47-59
• 5.1 软件任务分析47
• 5.2 软件开发环境47
• 5.3 软件整体结构及主程序设计47-53
• 5.4 反电动势过零检测与处理程序53-54
• 5.5 预定位启动程序54-56
• 5.6 调速程序56-57
• 5.6.1 转速计算56
• 5.6.2 调速程序工作流程56-57
• 5.7 故障检测与指示57-58
• 5.8 本章小结58-59
• 第六章 双模型无刷直流电动机控制器调试及测试59-66
• 6.1 系统调试59-60
• 6.1.1 欠压保护调试59
• 6.1.2 行驶过程自动断电59-60
• 6.2 系统测试60-65
• 6.2.1 测试平台搭建60
• 6.2.2 实验系统60-61
• 6.2.3 系统工作曲线测试61-62
• 6.2.4 电流测试62-63
• 6.2.5 功能测试63-65
• 6.2.6 稳定性测试65
• 6.3 本章小结65-66
• 第七章 总结及展望66-68
• 7.1 总结66
• 7.2 展望66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-71

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王春民;乔瑞芳;安海忠;;基于DSP和IPM的三相无刷直流电机控制系统[J];吉林大学学报(信息科学版);2007年01期

2 徐惠明;外转子永磁无刷直流电动机的结构设计[J];船电技术;1998年01期

3 李晓梅;丁宁;朱喜林;;基于DSP控制芯片的直流无刷电机控制系统研究[J];长春大学学报;2006年02期

4 顾玉兰,谢果良;对“温盘”主轴无刷直流电动机快速启停的探讨[J];电工电能新技术;1991年03期

5 夏长亮;方红伟;;永磁无刷直流电机及其控制[J];电工技术学报;2012年03期

6 王宗培，，陈敏祥;二相四绕组小容量无刷直流电动机稳态运行的分析模型[J];电工技术学报;1997年04期

7 沈建新,陈永校;“反电势法”检测无刷直流电动机转子位置的误差分析[J];电工技术学报;1998年01期

8 陈福民,王海仙,陆培庆;无刷永磁式直流力矩电动机力矩波动及其改进[J];电工技术杂志;1995年02期

9 张旭红,孟丽红;稀土永磁材料在无刷直流电动机中的应用[J];电力学报;2003年01期

10 张晓丽;;无刷直流电动机设计方法及测试之探讨[J];电机技术;1993年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 唐道奎;基于DSP的无刷电机调速系统设计与分析[D];郑州大学;2010年

2 王晶晶;永磁无刷直流电动机速度控制系统的研究[D];北方工业大学;2011年

3 袁野;汽车空调用无刷直流电机控制器设计[D];沈阳工业大学;2011年

4 石\~;微小型无人机电机驱动设计及飞行姿态仿真[D];北京交通大学;2011年

5 陈涛;基于DSP的无刷直流电机控制系统研究与实现[D];桂林电子科技大学;2010年

6 张小莉;基于DSP的全数字低压直流伺服控制系统的研究[D];上海交通大学;2011年

7 袁海宵;永磁无刷直流电动机位置伺服系统的研究[D];南京航空航天大学;2011年

8 阮培;永磁无刷直流电机CAD系统研究与开发[D];华中科技大学;2011年

9 李保军;飞轮储能系统电机设计与充放电控制仿真研究[D];上海交通大学;2011年

10 袁天一;新直流电动机（New DCM）的无位置传感器控制研究[D];浙江大学;2012年

本文编号：907166