電動(dòng)車無刷直流電動(dòng)機(jī)控制設(shè)計(jì).rar
電動(dòng)車無刷直流電動(dòng)機(jī)控制設(shè)計(jì),4萬字 62頁包括任務(wù)書，文獻(xiàn)綜述，翻譯資料，論文摘要：無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)集電機(jī)、逆變電路、檢測(cè)元件、控制軟件和硬件于一體，具有高可靠、高效率、壽命長(zhǎng)、調(diào)速方便等優(yōu)點(diǎn)，在電動(dòng)調(diào)速領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。電動(dòng)自行車的發(fā)明和使用對(duì)解決燃油車造成的嚴(yán)重環(huán)境污染和緩解日益突出的能源危機(jī)問題有一定的現(xiàn)實(shí)...
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電動(dòng)車無刷直流電動(dòng)機(jī)控制設(shè)計(jì)
4萬字 62頁
包括任務(wù)書，文獻(xiàn)綜述，翻譯資料，論文
摘要：無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)集電機(jī)、逆變電路、檢測(cè)元件、控制軟件和硬件于一體，具有高可靠、高效率、壽命長(zhǎng)、調(diào)速方便等優(yōu)點(diǎn)，在電動(dòng)調(diào)速領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。電動(dòng)自行車的發(fā)明和使用對(duì)解決燃油車造成的嚴(yán)重環(huán)境污染和緩解日益突出的能源危機(jī)問題有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
根據(jù)項(xiàng)目參數(shù)要求，采用Mcrochip公司的PIC16F72單片機(jī)作為控制芯片，在硬件方面，進(jìn)行了微控制單元電路設(shè)計(jì)、邏輯互鎖電路設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)子位置信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)、電源電路設(shè)計(jì)、升壓電路設(shè)計(jì)、系統(tǒng)硬件保護(hù)電路設(shè)計(jì)、三相全橋逆變電路設(shè)計(jì)、逆變器驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)和顯示電路設(shè)計(jì)。采用開關(guān)型霍爾傳感器作為電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器，微控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)向驅(qū)動(dòng)電路傳遞PWM (脈寬調(diào)制)信號(hào)、逆變器上下臂驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制電機(jī)。
在軟件方面利用匯編語言，采用模塊化編程和結(jié)構(gòu)化編程。根據(jù)無刷直流電機(jī)的控制原理，對(duì)系統(tǒng)的控制部分進(jìn)行了詳細(xì)分析。設(shè)計(jì)了系統(tǒng)狀態(tài)顯示面板程序模塊。利用數(shù)字PI控制理論實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度的閉環(huán)調(diào)制，提出了一種電機(jī)控制系統(tǒng)的接線模式自識(shí)別功能設(shè)計(jì)方案，能夠自動(dòng)識(shí)別電機(jī)的換相角度、霍爾相位和電機(jī)輸出相位。在系統(tǒng)可靠性方面:設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的欠壓、過流和堵轉(zhuǎn)保護(hù)。本文還對(duì)影響控制器和單片機(jī)系統(tǒng)可靠性的因素進(jìn)行了分析，并且給出了解決方案.
本文所設(shè)計(jì)的無刷電機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)、定速、助力三種工作模式并且在系統(tǒng)出錯(cuò)情況下具有自檢功能。保護(hù)功能較完善、硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，具有升級(jí)空間，便于用戶二次開發(fā)。
關(guān)鍵詞:無刷直流電機(jī)； PIC單片機(jī)； 電動(dòng)自行車； 控制系統(tǒng)
Abstract：The control system consists of Brushless DC Motor,controlling part,sensor part，hardware and software controlling part. With its unique advantages of high efficiency, high reliability, good controllability and maintenance-free,it is widely used in many fields.To d evelop the electric-bike will be helpful to solve the pollution problem caused by the waste gas from the gasoline-automobiles and energy sources problems.
The task is to design a Brushless DC Motor (BLDCM) controls ystem For electric-bike.According to the project,PIC16F72MCU produced by Microchip Company has been selected.T he design of hardware including MCU circuit,logic lock circuit,position of the rotor circuit, power circuit, voltage up circuit, hardware protection circuit, electronic commutatorci rcuitan dd isplayc ircuith aveb eenc arriedo ut.Th erea reth reeh allse nsorsfor he position of the rotor, according to the position of the rotor and pwm (pulsewidth modulation)controlsi gnals,the electronicc ommutator works.
The software was designed following the principle of modularization and structured programming and using assembly as the programme languages.The display module is designed.Ty pical PI control strategy is used to control the speed.Mode identified module can identify the angle of the BLDCM, the position of the rotor and the output of the system automatically. Less voltage protection, current excessive protection and wrong angle protection are designed to reinforce th e system. Also,factors that affect the reliability of the system are discussed in this paper,and some m ethods are introduced soon after.
This controller realizes three work modes-electromotion,stationary speed and assisting work mode.Another self-test mode,which work sunder error,is also designed.This kind of brushless DC motor control system is superior in many fields such as high reliability, simple hardware st ructure,lowcost,and convenient for the further development.
Key Words: Electric bike; Brushless DC Motor; PIC; Control System
目 錄
1 第一章 緒論 5
1.1無刷直流電機(jī)的現(xiàn)狀 5
1.2電動(dòng)自行車介紹和發(fā)展?fàn)顩r 5
1.3 無刷直流電機(jī)控制器概述 8
1.4本設(shè)計(jì)的主要工作 9
2 第二章 無刷電機(jī)控制系統(tǒng)分析 10
2.1電機(jī)的基本原理 10
2.1.1稀土永磁無刷直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 10
2.1.2電機(jī)的基本工作原理 11
2.1.3三相無刷直流電機(jī)星形連接全橋驅(qū)動(dòng)原理 12
2.2 電機(jī)的特性分析 14
2.2.1電機(jī)的運(yùn)行特性分析 14
2.2.2機(jī)械特性和調(diào)速特性分析 16
2.2.3其他特性分析 17
2.3直流電動(dòng)機(jī)的PWM調(diào)速原理 18
2.4霍爾傳感器 19
2.4.1開關(guān)型霍爾集成傳感器 19
2.4.2霍爾器件在無刷直流電機(jī)中的應(yīng)用 19
3 第三章 無刷直流電機(jī)控制器硬件設(shè)計(jì) 20
3.1單片機(jī)選擇 20
3.1.1單片機(jī)選擇依據(jù) 20
3.1.2 PIC單片機(jī)特點(diǎn) 20
3.1.3 PIC16F72單片機(jī)的功能特性 21
3.1.4 PWM信號(hào)在PIC單片機(jī)中的處理 22
3.2硬件組成 22
3.3微控制器電路 24
3.4三相全橋逆變電路和驅(qū)動(dòng)電路 27
3.4.1頂端、底端驅(qū)動(dòng)電路 27
3.4.2電源電路 29
3.4.3振蕩倍壓電路 30
3.4.4硬件保護(hù)電路 30
3.5其他 31
3.5.1蓄電池檢測(cè)方案 31
3.5.2助力信號(hào)檢測(cè)方案 31
3.5.3電動(dòng)自行車面板顯示電路 32
4 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 33
4.1概述 33
4.2主程序 34
4.3中斷 35
4.3.1單片機(jī)中斷資源 35
4.3.2定時(shí)器資源分配 36
4.3.3 MOD鍵(INT中斷)處理模塊 36
4.4 A D轉(zhuǎn)換 37
4.5 PWM(脈沖寬度調(diào)制) 38
4.6位置信號(hào)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系 39
4.7欠壓保護(hù)、過流保護(hù)和堵轉(zhuǎn)保護(hù) 40
4.7.1欠壓和過流保護(hù)功能 40
4.7.2堵轉(zhuǎn)保護(hù)功能 40
4.8面板顯示模塊 41
4.9數(shù)字PI速度調(diào)節(jié) 41
4.9.1概述 41
4.9.2 PID基本原理 42
4.9.3位置型PID算法程序的設(shè)計(jì) 42
4.9.4數(shù)字PI速度調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) 43
4.10接線模式自識(shí)別方案 44
4.10.1接線模式自識(shí)別功能的作用 44
4.10.2接線模式自識(shí)別解決方案 44
4.11編程注意的問題 47
4.11.1數(shù)據(jù)存儲(chǔ)體的選擇 48
4.11.2二程序存儲(chǔ)體的選擇 48
第五章 系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行分析 51
5.1系統(tǒng)軟、硬件部分調(diào)試 51
5.1.1系統(tǒng)硬件調(diào)試 51
5.2控制器的可靠性 53
5.2.1影響控制器可靠性的因素 53
5.2.2 提高控制器可靠性的方案 53
5.3單片機(jī)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì) 54
5.3.1接地技術(shù) 54
5.3.3抗電磁干擾技術(shù) 55
5.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與建議 55
5.4.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 55
5.4.2實(shí)驗(yàn)結(jié)論與建議 56
結(jié) 論 58
參考文獻(xiàn) 59
附錄A 控制器電路圖 60
附錄B 控制器電路板PCB圖紙 61
附錄C 控制器實(shí)物圖 61
附錄D 電動(dòng)自行車和指示面板實(shí)物圖 62
4萬字 62頁
包括任務(wù)書，文獻(xiàn)綜述，翻譯資料，論文
摘要：無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)集電機(jī)、逆變電路、檢測(cè)元件、控制軟件和硬件于一體，具有高可靠、高效率、壽命長(zhǎng)、調(diào)速方便等優(yōu)點(diǎn)，在電動(dòng)調(diào)速領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。電動(dòng)自行車的發(fā)明和使用對(duì)解決燃油車造成的嚴(yán)重環(huán)境污染和緩解日益突出的能源危機(jī)問題有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
根據(jù)項(xiàng)目參數(shù)要求，采用Mcrochip公司的PIC16F72單片機(jī)作為控制芯片，在硬件方面，進(jìn)行了微控制單元電路設(shè)計(jì)、邏輯互鎖電路設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)子位置信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)、電源電路設(shè)計(jì)、升壓電路設(shè)計(jì)、系統(tǒng)硬件保護(hù)電路設(shè)計(jì)、三相全橋逆變電路設(shè)計(jì)、逆變器驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)和顯示電路設(shè)計(jì)。采用開關(guān)型霍爾傳感器作為電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器，微控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)向驅(qū)動(dòng)電路傳遞PWM (脈寬調(diào)制)信號(hào)、逆變器上下臂驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制電機(jī)。
在軟件方面利用匯編語言，采用模塊化編程和結(jié)構(gòu)化編程。根據(jù)無刷直流電機(jī)的控制原理，對(duì)系統(tǒng)的控制部分進(jìn)行了詳細(xì)分析。設(shè)計(jì)了系統(tǒng)狀態(tài)顯示面板程序模塊。利用數(shù)字PI控制理論實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度的閉環(huán)調(diào)制，提出了一種電機(jī)控制系統(tǒng)的接線模式自識(shí)別功能設(shè)計(jì)方案，能夠自動(dòng)識(shí)別電機(jī)的換相角度、霍爾相位和電機(jī)輸出相位。在系統(tǒng)可靠性方面:設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的欠壓、過流和堵轉(zhuǎn)保護(hù)。本文還對(duì)影響控制器和單片機(jī)系統(tǒng)可靠性的因素進(jìn)行了分析，并且給出了解決方案.
本文所設(shè)計(jì)的無刷電機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)、定速、助力三種工作模式并且在系統(tǒng)出錯(cuò)情況下具有自檢功能。保護(hù)功能較完善、硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，具有升級(jí)空間，便于用戶二次開發(fā)。
關(guān)鍵詞:無刷直流電機(jī)； PIC單片機(jī)； 電動(dòng)自行車； 控制系統(tǒng)
Abstract：The control system consists of Brushless DC Motor,controlling part,sensor part，hardware and software controlling part. With its unique advantages of high efficiency, high reliability, good controllability and maintenance-free,it is widely used in many fields.To d evelop the electric-bike will be helpful to solve the pollution problem caused by the waste gas from the gasoline-automobiles and energy sources problems.
The task is to design a Brushless DC Motor (BLDCM) controls ystem For electric-bike.According to the project,PIC16F72MCU produced by Microchip Company has been selected.T he design of hardware including MCU circuit,logic lock circuit,position of the rotor circuit, power circuit, voltage up circuit, hardware protection circuit, electronic commutatorci rcuitan dd isplayc ircuith aveb eenc arriedo ut.Th erea reth reeh allse nsorsfor he position of the rotor, according to the position of the rotor and pwm (pulsewidth modulation)controlsi gnals,the electronicc ommutator works.
The software was designed following the principle of modularization and structured programming and using assembly as the programme languages.The display module is designed.Ty pical PI control strategy is used to control the speed.Mode identified module can identify the angle of the BLDCM, the position of the rotor and the output of the system automatically. Less voltage protection, current excessive protection and wrong angle protection are designed to reinforce th e system. Also,factors that affect the reliability of the system are discussed in this paper,and some m ethods are introduced soon after.
This controller realizes three work modes-electromotion,stationary speed and assisting work mode.Another self-test mode,which work sunder error,is also designed.This kind of brushless DC motor control system is superior in many fields such as high reliability, simple hardware st ructure,lowcost,and convenient for the further development.
Key Words: Electric bike; Brushless DC Motor; PIC; Control System
目 錄
1 第一章 緒論 5
1.1無刷直流電機(jī)的現(xiàn)狀 5
1.2電動(dòng)自行車介紹和發(fā)展?fàn)顩r 5
1.3 無刷直流電機(jī)控制器概述 8
1.4本設(shè)計(jì)的主要工作 9
2 第二章 無刷電機(jī)控制系統(tǒng)分析 10
2.1電機(jī)的基本原理 10
2.1.1稀土永磁無刷直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 10
2.1.2電機(jī)的基本工作原理 11
2.1.3三相無刷直流電機(jī)星形連接全橋驅(qū)動(dòng)原理 12
2.2 電機(jī)的特性分析 14
2.2.1電機(jī)的運(yùn)行特性分析 14
2.2.2機(jī)械特性和調(diào)速特性分析 16
2.2.3其他特性分析 17
2.3直流電動(dòng)機(jī)的PWM調(diào)速原理 18
2.4霍爾傳感器 19
2.4.1開關(guān)型霍爾集成傳感器 19
2.4.2霍爾器件在無刷直流電機(jī)中的應(yīng)用 19
3 第三章 無刷直流電機(jī)控制器硬件設(shè)計(jì) 20
3.1單片機(jī)選擇 20
3.1.1單片機(jī)選擇依據(jù) 20
3.1.2 PIC單片機(jī)特點(diǎn) 20
3.1.3 PIC16F72單片機(jī)的功能特性 21
3.1.4 PWM信號(hào)在PIC單片機(jī)中的處理 22
3.2硬件組成 22
3.3微控制器電路 24
3.4三相全橋逆變電路和驅(qū)動(dòng)電路 27
3.4.1頂端、底端驅(qū)動(dòng)電路 27
3.4.2電源電路 29
3.4.3振蕩倍壓電路 30
3.4.4硬件保護(hù)電路 30
3.5其他 31
3.5.1蓄電池檢測(cè)方案 31
3.5.2助力信號(hào)檢測(cè)方案 31
3.5.3電動(dòng)自行車面板顯示電路 32
4 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 33
4.1概述 33
4.2主程序 34
4.3中斷 35
4.3.1單片機(jī)中斷資源 35
4.3.2定時(shí)器資源分配 36
4.3.3 MOD鍵(INT中斷)處理模塊 36
4.4 A D轉(zhuǎn)換 37
4.5 PWM(脈沖寬度調(diào)制) 38
4.6位置信號(hào)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系 39
4.7欠壓保護(hù)、過流保護(hù)和堵轉(zhuǎn)保護(hù) 40
4.7.1欠壓和過流保護(hù)功能 40
4.7.2堵轉(zhuǎn)保護(hù)功能 40
4.8面板顯示模塊 41
4.9數(shù)字PI速度調(diào)節(jié) 41
4.9.1概述 41
4.9.2 PID基本原理 42
4.9.3位置型PID算法程序的設(shè)計(jì) 42
4.9.4數(shù)字PI速度調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) 43
4.10接線模式自識(shí)別方案 44
4.10.1接線模式自識(shí)別功能的作用 44
4.10.2接線模式自識(shí)別解決方案 44
4.11編程注意的問題 47
4.11.1數(shù)據(jù)存儲(chǔ)體的選擇 48
4.11.2二程序存儲(chǔ)體的選擇 48
第五章 系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行分析 51
5.1系統(tǒng)軟、硬件部分調(diào)試 51
5.1.1系統(tǒng)硬件調(diào)試 51
5.2控制器的可靠性 53
5.2.1影響控制器可靠性的因素 53
5.2.2 提高控制器可靠性的方案 53
5.3單片機(jī)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì) 54
5.3.1接地技術(shù) 54
5.3.3抗電磁干擾技術(shù) 55
5.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與建議 55
5.4.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 55
5.4.2實(shí)驗(yàn)結(jié)論與建議 56
結(jié) 論 58
參考文獻(xiàn) 59
附錄A 控制器電路圖 60
附錄B 控制器電路板PCB圖紙 61
附錄C 控制器實(shí)物圖 61
附錄D 電動(dòng)自行車和指示面板實(shí)物圖 62
