两轮电动车用直流无刷电机调速系统的设计

发布时间：2020-10-24 11:57

　　 两轮电动车环保、低能耗,是节能减排、解决一氧化碳和二氧化碳等空气污染问题的主要途径。直流无刷电机作为一种新型电机,它具有体积小、重量轻、效率高、可靠性高、寿命长、噪音低、调速性能好等优点,已经广泛应用到两轮电动车驱动动力中。本文首先概要地介绍了国内外直流无刷电机的发展现状,在此基础上,进一步分析了直流无刷电机的特性,并讲述了如何通过六步换相方法对直流无刷电机进行控制以及如何通过PWM脉宽技术对直流无刷电机进行调速。在控制器硬件的整体设计部分,对CPU芯片选型、STM32F103C8T6最小系统、电源电路、电机驱动电路、霍尔传感器检测电路、电流检测和保护电路、转把调速电压检测电路、刹车电路、母线电压检测电路和下载调试电路等进行了设计和分析,并通过最后的系统测试,验证了硬件电路的可行性。在仿真部分,建立了直流无刷电机转速电流双闭环系统的MATLAB的仿真模型,分析了电流环和转速环调节器的工程设计方法,并采用工程设计法,对电流环和转速环的参数进行设计,确定调节器的类型和参数。在MATLAB上,仿真分析了在不同调节器参数下,系统的控制性能品质,并对系统突加突减负载进行了仿真分析,证明通过工程设计法得出的调节器参数控制品质较好。在控制软件设计部分,论述了两轮电动车直流无刷电机控制软件的设计,主要软件包括系统初始化、电机控制状态机、电机换相控制、速度测量、PID处理、滤波处理和电机启动策略等模块。在系统样机测试部分,对控制器的PWM驱动信号、电机换相、转把AD电压检测等基础功能进行了测试,最后对系统的调速比、调速平滑性、控制器能耗、动态和静态性能等调速性能进行了测试,测试结果表明控制器的性能满足设计要求。
【学位单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U484
【部分图文】：

图 2-1 直流无刷电机定子结构Figure 2-1 BLDC motor stator structure机的转子用永磁体制成，如图 2-2 所示。转子磁极的分布。图 2-2 转子磁极分布形式Figure 2-2 Rotor pole distribution电动车一般采用外转子式的直流无刷电机，其磁极一般流无刷电机外形如图 2-3 所示。

刷电机有两种类型的定子绕组：梯形和正弦。其中的梯形或动势波形。图 2-1 直流无刷电机定子结构Figure 2-1 BLDC motor stator structure电机的转子用永磁体制成，如图 2-2 所示。转子磁极的分布式。

图 2-3 两轮电动车用直流无刷电机外形Figure 2-3 BLDC motor for two-wheeled electric veh1.2 .电机工作原理直流无刷电机要转动，需要根据霍尔传感器反馈回来的转子换相电路驱动电机，使得电机的电枢绕组依次通电，从而在定旋转的磁场带动永磁体转子转动[33]。直流无刷电机驱动控制框图如图 2-4 所示。电机的三相定子分布，而且大部分的直流无刷电机的三相绕组是 Y 型连接。图的三相逆变器驱动电路，通过控制 V1~V6 6 个开关管的的接每相的通电顺序，从而实现电机的旋转。图 2-5 是 Y 型连接三相电机，两两通电的 6 个步骤，分别是。每一步的状态对应着一个合成磁场，每一次换相，该合成次换相后，转子刚好旋转一周(360°)。
【参考文献】

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本文编号：2854432