電動(dòng)車(chē)無(wú)刷直流電機(jī)控制器設(shè)計(jì)

1.98萬(wàn)字
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摘要: 本文闡述了電動(dòng)車(chē)永磁無(wú)刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，以及轉(zhuǎn)子位置信號(hào)檢測(cè)技術(shù)和傳感器的選擇，再由電機(jī)基本理論公式推導(dǎo)了其數(shù)學(xué)模型，結(jié)合Matlab/Simulink軟件，建立了電動(dòng)車(chē)永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的仿真模型并進(jìn)行仿真計(jì)算分析。
本文所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)采用了以單片機(jī)與專(zhuān)用控制芯片相結(jié)合的控制方式。單片機(jī)主要負(fù)責(zé)信號(hào)的接收和處理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制策略，信號(hào)的顯示以及人機(jī)對(duì)話(huà)。
本文的研究過(guò)程中，主要做了以下研究：
（1）設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。此系統(tǒng)改善了無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)性能，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
（2）對(duì)比了幾種無(wú)刷直流電機(jī)控制策略，分析了其優(yōu)缺點(diǎn)，為后面電機(jī)控制提供研究基礎(chǔ)。
（3）進(jìn)行電動(dòng)車(chē)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真并驗(yàn)證了其可靠性。
（4）使用S函數(shù)，使系統(tǒng)從模型建立到仿真結(jié)果的分析變得簡(jiǎn)單、易操作。
關(guān)鍵詞：無(wú)刷直流電機(jī)；有位置傳感器；單片機(jī)；雙閉環(huán)控制


Design on the Controller of Brushless DC Motor for Electric Vehicle
Abstract： This paper describes the electric vehicle permanent magnet brushless dc motor structure and working principle,and the rotor position signal detection technology and the selection of sensor,then its mathematical model was deduced by motor basic theory formula,At last,combined with software of Matlab/Simulink,established the electric vehicle simulation model of permanent magnet brushless dc motor control system and simulation analysis.
In this paper, the designed control system used a microcontroller combined with special integrated circuits. Microcontroller is mainly responsible for receiving and processing of signal, to realize system control strategy, information display and man-machine conversation.
The research process of this paper, mainly do the following research:
(1)The design of the speed and current double closed loop speed control system.This system has improved the brushless DC motor speed control system dynamic and static performance, improve the stability of the system.
(2) Comparison of Brushless DC  motor control strategy, analyzes their advantages and disadvantages, and provide basis for the study of the back  motor control.
(3) Simulation of electric double closed loop speed regulation system and verify its reliability.
(4) Using the S function, so that the system established to analyze the simulation results from the model becomes simple and easy to operate.
Key words: Brushless DC motor;Position sensor control;Single chip microcomputer ; Dual closed loop control


目 錄
第一章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)要求及存在問(wèn)題 1
1.3 電動(dòng)車(chē)永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀 3
第二章 電動(dòng)車(chē)永磁無(wú)刷直流電機(jī)運(yùn)行原理 5
2.1 永磁無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)及工作原理 5
2.1.1 基本結(jié)構(gòu) 5
2.1.2 基本工作原理 6
2.2 永磁無(wú)刷直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型 8
2.3 轉(zhuǎn)子位置信號(hào)檢測(cè)技術(shù)及位置傳感器選擇 11
2.3.1 永磁無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)檢測(cè)技術(shù) 11
2.3.2 轉(zhuǎn)子位置傳感器選擇 12
第三章 電動(dòng)車(chē)無(wú)刷直流電機(jī)控制策略比較研究 14
3.1 PID控制 14
3.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制 15
3.3 自抗擾控制 17
3.4 三種控制方法優(yōu)缺點(diǎn)簡(jiǎn)要分析 17
第四章 無(wú)刷直流電機(jī)控制器硬件和軟件設(shè)計(jì) 19
4.1 硬件電路總體方案 19
4.1.1系統(tǒng)電源設(shè)計(jì) 20
4.1.2 功率管驅(qū)動(dòng)電路 22
4.1.3 位置傳感器檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 25
4.1.4 電流采樣電路和過(guò)流保護(hù)電路的設(shè)計(jì) 26
4.2 軟件總體結(jié)構(gòu)方案 28
4.2.1 數(shù)字雙閉環(huán)串極調(diào)速系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 29
第五章 無(wú)刷直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)建模與仿真 30
5.1 無(wú)刷直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 30
5.1.1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)介紹 30
5.1.2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)組成 30
5.2 系統(tǒng)仿真 31
5.3 仿真結(jié)果與分析 34
第六章 總結(jié)與展望 39
致 謝 40
參考文獻(xiàn) 41