电动自行车控制器研究与设计

发布时间：2017-05-01 07:04

  本文关键词：电动自行车控制器研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在绿色可持续发展的时代要求下,电动自行车以环境友好、中短途便捷、价格低廉等优势展现出迅猛的发展势头和巨大的经济前景。为了更好的用户体验,采用矢量控制的永磁正弦波电机正在引领电动自行车新一轮技术升级浪潮。本文基于控制性能和成本管控的要求下完成电动自行车控制器的研究与设计。首先阐述不同坐标系下永磁同步电机的数学模型以及Simulink永磁电机集成模块的角度补偿方法。设计完成电动自行车六步法控制方案与实验。为了满足PMSM矢量控制方案对位置角度与电流的反馈要求,讨论有无传感器方案的优缺点,采用具有成本优势的低分辨率霍尔位置细分技术以及电流重构技术实现电动自行车用永磁同步电机矢量控制系统设计。阐述了霍尔位置估算的三种算法原理,并结合电动自行车运行工况对比分析三种算法的控制效果。研究分析了三电阻电流重构以及单电阻重构的关键技术以及硬件要求。研究了在控制芯片不能完全满足重构硬件要求的条件下采用周期保持法实现电流重构。在升级控制芯片后,研究了单电阻周期内PWM脉冲移相重构方案。在分析总结一般的脉冲平移分类方法的基础上,重新讨论移相原理,简化电流非观测区域脉冲平移分类算法以降低算法的复杂度。以控制硬件成本为出发点,完成隔离式、非隔离开关电源以及MOSFET驱动等硬件电路设计、Saber仿真以及实验测试。结合Nu Micro M058系列芯片特点与硬件配合完成软件开发。使用测功机系统完成控制器性能测试,结果表明本文设计的E-bike矢量控制器实现了低成本高性能的设计目标。
【关键词】：永磁同步电机 矢量控制 霍尔测速 电流重构 开关电源
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U484
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-21
• 1 绪论21-30
• 1.1 课题研究的背景与意义21-22
• 1.2 电动自行车用永磁电机系统22-25
• 1.3 电动自行车用控制芯片25
• 1.4 驱动电动自行车关键技术研究25-28
• 1.5 本文主要研究内容28-30
• 2 永磁同步电动机系统模型与控制30-44
• 2.1 引言30
• 2.2 永磁同步电动机数学模型30-34
• 2.3 电动自行车用永磁同步电机控制方法34-41
• 2.4 永磁同步电机矢量控制系统仿真41-43
• 2.5 本章小结43-44
• 3 低分辨率位置传感器角度细分技术44-68
• 3.1 引言44
• 3.2 低分辨率霍尔电机位置角44-49
• 3.3 低分辨率霍尔位置估计算法49-55
• 3.4 高速多扇区匀速角度细分与低速速度开环55-56
• 3.5 电动自行车运行工况下各算法性能对比56-63
• 3.6 霍尔边界角度与霍尔扇区宽度误差校正63-67
• 3.7 本章小结67-68
• 4 基于直流母线电压电流重构技术68-89
• 4.1 引言68
• 4.2 电阻采样电流重构技术基本原理68-73
• 4.3 单电阻电流重构非观测区分析73-76
• 4.4 电流重构实现硬件要求与低端芯片实现76-79
• 4.5 开关周期内PWM脉冲移相电流重构79-88
• 4.6 本章小结88-89
• 5 硬件设计Saber仿真与实验测试89-106
• 5.1 引言89
• 5.2 电动自行车用永磁电机驱动系统硬件组成89-91
• 5.3 开关电源仿真设计与实验91-96
• 5.4 MOSFET驱动电路分析研究96-102
• 5.5 霍尔调理与采样电路102-103
• 5.6 基于测功机系统的整车控制器性能对比测试103-104
• 5.7 本章小结104-106
• 6 总结与展望106-108
• 参考文献108-113
• 作者简历113-115
• 学位论文数据集115

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 许振伟;基于低分辨率传感器的PMSM伺服系统[J];电工技术学报;2004年10期

2 顾义坤;倪风雷;杨大鹏;党进;刘宏;;基于母线电流传感器的相电流重构方法[J];电机与控制学报;2009年06期

3 王冉s，

本文编号：338430