电动自行车用无刷直流电动机控制器的设计
电动摩托车用无刷直流电动机控制器设计
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Ｄｅ ｉ ｎ ｆＢｒ ｓ ｅ ｓ ＤＣ ｏ ｏ ｎ ｒ ｌ ｒ ｆ ｒ Ｅｌ ｃ ｒｃ Ｍ ｏ ｏ ｃ ｃｅ ｓｇ ｏ ｕ ｈｌｓ Ｍ ｔ ｒ Ｃｏ ｔ ｏｌ ｏ ｅ ｔ ｉ ｅ ｔ ｒ ｙ ｌ
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维普资讯
触 持电棚 ２７ 第 期 ０年 ３ Ｏ
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驱 控
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电动摩 托 车 用 无 刷 直 流 电动 机 控 制器 设 计
车连续 调速的要求 。
（ 西北工业大学 ， 陕西西安 ７ ０ ７ ） １０ ２
吾
童 童
关键词 ： 开关 电源 ； 无刷直 流电动机 ； 电流截止 负反馈 ；ＷＭ Ｐ 中图分类号 ： Ｍ３ Ｔ ３ 文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ：０４— ０８ ２ ０ ）３一 ０ ５— ３ １０ ７ １ （０ ７ ０ ｏ２ ０
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（ ｏｔｗ ｓ ｒ ｏ ｔ ｈ ｉ ｌ ｎｖ ｒ ｔ， ｉｎ７ ０ ７ ，Ｃ ｉａ Ｎ ｒ ｅｔ ｎＰ ｌ ｅ ｎｃ ｉ ｓｙ Ｘ ｈ １ ０ ２ ｈｎ ） ｈ ｅ ｙｃ ａＵ ｅｉ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ Ｂ ＤＣＭ ｏ ｔ ｌ ｒｗｈ ｃ Ｓ ｃ ｍｐ ｓ ｄ ｏ ｗ ｔｈ ｐ ｗ ｒ ｓ ｐ ｌ ， Ｗ Ｍ ｄ ｌｔ ｇ ｃ ｉ ｓ ｔａ ｄ ｈ ｒ ｗ ｒ ｓｒ ｃ ： Ｌ ｃ ｎ ｒ ｌ ｉｈ Ｗａ ｏ ｏ ｅ ｆ ｓ ｉ ｏ ｅ ｕ ｐ ｙ Ｐ ｏｅ ｃ ｍｏ ｕ ａｉ ｈｐ ｅ ｎ ａ ｄ ａ ｅ ｎ ｌｇｃ ｇ ｔｓ ｃｒ ｕ ｔ ｗｅｅ ｉ ｔ ｄ ｃ ｄ， ｎ ｈ ｔ ｒｃ ｎ ｒ ｌ ｒｗａ ｓ ｄ ｔ ｏ ｔ ｌｅｅ ｔ ｃ ｍｏ ｏｃ ｃｅ ｗ ｔ ｉｈ —ｐ ｗ ｒｏ ｔ ｏ ｉ ａ ｅ ｉ ｉ ｒ ｎ ｒ ｕ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｍｏ ｏ ｏ ｔ ｌ ｓ ｕ ｅ ｏ ｃ ｎｒ ｌｃｒ ｔｒ ｙ ｌ ｉ ｈ ｇ ｃ ｓ ｏ ｏｅ ｏ ｉ ｈ ｏ ｅ ｕ・ ｐ ｔ ． ｈ ｙ ｔｍ ｄ ｐ ｓ ｄ ｓ ｍｅ ｏ ｅ ｕｓ Ｔ ｅｓ ｓ ｅ ａ ｏ ｔｅ ｏ ｖ ｒ—ｃ ｒ ｎ ，ｏ ｅ —ｖ ｌ ｇ ｒ ｔｃ ｉｎ ａ ｄ ｃ ｒｅ ｔｃ ｔ—ｏ ｅ ｂ ｃ ｉ ｕｔ ｏ ｉ ｒ ｖ ｕ ｒ ｔ ｖ ｒ ｏｔ ｅ ｐ ｏｅ ｔ ｎ ｕ ｎ ｕ ｅ ａ ｏ ｆ ｆ ｄ ａ ｋ ｃｒ ｉ ｔ ｍｐ ｏ ｅ ｅ ｃ ｓ
无刷直流电动机控制器软件设计经验
林
１０ １ ） ３ ０ ２
１０ １ ；２ 长春工业大学 电气与 电子工程学 院，长春 ３０２ ．
摘 要 ：无刷 电动机 已 广泛应用到计算机硬盘、 电动 自行车等领域。以 ＰＣ ６ ７ 作 为电动 自 Ｉ１Ｆ ２ 行 车无刷 电机控制器的软件编程经验为基础研 究了电动 自 车无刷 电机控制器的单 片机控制程序 行 设计方法；分析 了无刷电动机控制器 的采样时间确定方法 ；研 究了电动 自行车调速 的平滑型 问 题 ；分析 了控制器的 Ｐ ＷＭ分辨率及 限流驱动和减小换 向噪声的方法；给 出了堵转保护和 欠压保
ｌ ｓｄ ｅｔ ｕｒｎ ｏｏ ｄｔｅ ｒ ｌｍ ｏ ｅｄａｊｓｎ ａ ｅｎａａ ｚｄ ｎｔｅｅ ｄ ＷＭ ｓ］— ｅ ｉ ｃ ｃ ｒ ｔ ｔ ａ ｏ ｅ ｆ ｐｅ ｄｕｔ ｇｈ ｄｂ ｅ ｌ ｅ ．Ｉ ｎ ，Ｐ ｓ ｒ ｅ ｍ ｒｎ ｈ ｐ ｂ ｓ ｉ ｎ ｙ ｈ ｒ ｏｕ ｅ
部信 号 的采 样 频 率 ，采 样 时 机 ，信 号 内部 处 理 判 断及 结果 处 理 的输 出 ，还 有 一 些 抗 干 扰 等 措 施 。 本 文 根据 开 发 经 验 对 电动 自行 车 无 刷 电机 控 制 器 的程序 设计 进行 了深 入 的研究 。
行车无刷电机控制 器 ，但 随着竞争加 剧 ，很 多厂 商都增加了不少 附加功能 ，如无级 调速、刹 车断 电、限速 、Ｅ Ｓ柔性 电磁刹 车、定 速巡航 、ｌ Ｂ ＋１ 助 力 航 、消 除 换 相 噪 音 、 限 流 驱 动 、过 流 保 护 、 堵转保护、电池欠压保护 、附加 防盗锁 ，附加故 障检测等功能 。这些功能用 硬件来实现就 比较 困 难 ，因此 目前 市 面 上 的 电动 自行 车 用 无 刷 电 机 控 制器都是使用单 片机来 控制 的。但 是硬件控 制和 软件控制有很大 的区别 ：硬件 控制 的反应速 度仅
永磁无刷直流电机控制系统设计
永磁无刷直流电机控制系统设计1.电机模型的建立：建立电机的数学模型是进行控制系统设计的第一步。
永磁无刷直流电机可以使用动态数学模型来描述其动态特性，常用的模型包括简化的转子动态模型和电动机状态空间模型。
简化的转子动态模型以电机的电磁转矩方程为基础，通过建立电机的电流-转速模型来描述电机的动态响应。
这个模型通常用于低频控制和电机启动阶段的设计。
电动机状态空间模型则是通过将电机的状态变量表示为电流和转速变量，用微分方程的形式描述电机的动态特性。
这个模型适用于高频控制和电机稳态响应分析。
2.控制器设计：经典的控制方法包括比例积分控制器（PI）和比例积分微分控制器（PID）。
比例积分控制器是最简单的控制器，通过调节电流的比例增益和积分时间来控制电机的速度。
这种控制器适用于低精度控制和对动态响应要求不高的应用。
比例积分微分控制器在比例积分控制器的基础上增加了微分项，通过调节微分时间来控制系统的阻尼比，提高系统的稳定性和动态响应。
3.参数调节：在控制器设计中，参数调节和整定是非常重要的环节，主要包括根据系统的要求选择合适的控制器参数，并进行优化。
参数调节可以通过试探法、经验法和优化算法等方法进行。
其中，试探法和经验法是相对简单的方法，通过调整控制器的参数值来达到稳定运行或者较好的控制性能。
优化算法可以通过数学模型和计算机仿真的方式进行，通过优化目标函数和约束条件，得到最合适的控制器参数。
总结起来，永磁无刷直流电机控制系统设计主要包括电机模型的建立、控制器设计和参数调节。
在设计过程中，需要根据系统的要求选择合适的控制器，通过参数调节和优化算法来提高系统的稳定性和动态性能。
毕业设计(论文)-电动自行车智能控制器的设计与制作
分类号密级无锡职业技术学院毕业设计说明书题目：电动自行车控制器设计英文题目;Design of electric bicycle controller****:***专业：机电一体化指导教师：石炳存职称：副教授毕业设计说明书提交日期：2013年4月15日地址：机电学院毕业设计任务书毕业设计任务书无锡职业技术学院机电工程系2013年2月20日目录目录摘要 (2)英文摘要 (2)第一章引言 (3)1.1电动自行车的意义及发展状况 (3)1.1.1自行车的历史背影及意义 (3)1.1.2 电动自行车的优点 (4)1.1.3电动自行车的发展前景 (4)第二章控制器系统的分析 (5)2.1 智能控制器的系统框图 (5)2.2 系统主要硬件介绍 (6)2.2.1 无刷直流电动机 (6)2.2.2 AT89C51 (8)2.2.3 MC14585B和CD4040B (9)2.3 系统具体实现方法 (10)2.3.1 无刷直流电动机的调速 (11)2.3.2 测速电路 (13)2.3.3 速度预置与显示 (14)2.3.4 电机驱动电路 (15)2.3.5 无刷直流电动机及控制器的保护 (16)第三章系统软件设计 (18)第四章结束语 (20)参考文献 (21)附录 (22)摘要电动自行车用于轻便灵活，节能环保，价格适中而得到人们的广泛使用，成为人们短途出行的理想交通工具。
同时中国具有庞大的自行车市场，电动自行车产业在中国有着非常广阔的应用前景，因此发展电动自行车具有良好的社会意义和客观的经济效益基于单片机系统为核心的，以无刷直流电动机驱动的电动自行车智能控制器的设计方案。
该系统包括PWM控制方案、速度测量和显示方案、刹车控制方案和电路保护方案等。
本设计主要是以单片机为核心，特别采用软硬件相结合的方式，可以极大地提高系统的安全性和可靠性。
关键词：电动自行车；智能控制；脉冲宽度调制；单片机；电机保护Abstrac tElectric bicycle for portable and flexible, energy-saving environmental protection, moderate in price and are widely used in people, an ideal vehicle for the people in the travel. At the same time, China has a huge market of bicycle, electric bicycle industry has a very broad application prospects in China, and so the development of electric bicycle has a good social significance This paper introduces a design program of intelligent control of the electronic bicycle which is based on the single chip computer system. It is derived by no brush DC motor.This system introduces speed PWM control project, speed measure and display project, brake control project, electro circuit protection project. This design is based on the single chip computer,its specialties adopt combining hardware with software for improving credibility and security.Key Words：electric bicycle ；intelligent control ；PWM; single chip computer;electro circuit protection第一章引言随着人们物质生活水平的提高，电动自行车作为一种新兴的交通工具正在越来越多地走进人们的生活。
直流无刷电动自行车控制器正弦波解决方案
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技术规格
1、正弦波控制资源特点:
■ 主频最高 xxM, 1T 机器周期 ■ 内部双序列高速 AD，最快采样速度 1us ■ 内部集成双高速运算放大器 ■ 内含 16×16 单周期乘法器和移位器，32/16 8 周期除法器 ■ 配套软件提供 IQMath 算数库，Park / Clark / IPark 变换库 ■ 配套的空間矢量變化函數庫
2、正弦波控制器主要功能概述:
■ 自动测相功能 ■ 限流控制 ■ 过流保护 ■ 堵转保护 ■ 欠压保护 ■ 防飞车功能 ■ 自动巡航 ■ 助力功能 ■ 电子刹车与反充电功能 ■ 倒车功能 ■ 防盗功能
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直流无刷电机的正弦波控制器实物图
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系统结构 电动自行车控制器正弦波控制采用8位高性能51内核的G80F960A作为主控芯片，外加温度检测、数据存储、LCD显示
等功能模块组成。电动自行车控制器正弦波控制的系统结构如下图所示。
转把控制Vq Id_Ref=0 PID Id
Vq Vd
V Park逆变换 V Clarke逆变换
Ia Park逆变换 Clarke变换
G80F960A 还集成了两个多输入模拟比较器,两路放大器，12 位集成数字比较功能的高速 ADC，以及 6 输出带死 区时间控制的电机控制 PWM 模块,非常适合于直流无刷电机/永磁同步电机控制。 此外，G80F960A 集成了看门狗定时器，上电复位和低电压复位等功能，提供了 2 种低功耗省电模式。
直流无刷电动自行车控制器正弦波解决方案 »
方案概述 随着技术的更新换代，电动车电机的控制方案也在不断的更新与进步。磁场定向控制（Field Oriented Control ，FOC） 也越来越多地被应用到电动车控制器上，相比较之前的方波控制方案降低了转矩脉动，从而消除了转矩脉动所产生的噪声； 没有方波控制的去磁和增磁反应，降低电机发热；同时提高了系统效率，并且增大了最大转矩。 正弦波控制解决方案为纯正弦五段式单电阻 FOC 控制，不是假正弦和伪矢量。PWM 载波为 16K。 本弦实现方式不是查表，而是真正的数学函数，控制更加精确。 G80F960A 有增强的内核乘除法，所以可以实现正弦矢量算法，同时提供乘除法等内部算法函数库。 本正弦方案的转把作为占空比的输入，反馈电流环作为补偿值，所以通用性较好。
无刷直流电动机的设计
无刷直流电动机的设计无刷直流电动机（BLDC）是一种基于电子换向器和磁传感器的新型电机，具有高效率、高功率密度、高可靠性、无摩擦等优点，广泛应用于工业、农业、家电和汽车等领域。
本文将介绍无刷直流电动机的设计原理、设计流程和一些关键技术。
一、设计原理无刷直流电动机的工作原理是利用永磁体和电流产生的磁场相互作用，从而产生转矩。
它的转子由一个或多个永磁体组成，通过电流换向器控制电流的方向，从而实现转子的旋转。
无刷直流电动机通常采用三相设计，每相之间的换向角为120度。
二、设计流程1.确定电机的额定功率和转速。
根据设计要求，确定电机的额定功率和转速。
这些参数将决定电机的尺寸、材料和冷却方式等。
2.选择永磁材料和磁路设计。
根据电机的运行环境和功率需求，选择合适的永磁材料。
同时，设计磁路以确保磁通密度的均匀分布和最小的磁路损耗。
3.设计定子绕组和绝缘系统。
根据电机的功率和电压要求，设计定子绕组。
同时，设计合适的绝缘系统以确保电机的安全性和可靠性。
4.确定电流换向器的拓扑和控制策略。
选择合适的电流换向器拓扑（如半桥、全桥等）以及控制策略（如PWM控制、电流环控制等），以实现电机的换向操作。
5.进行磁场分析和电磁设计。
通过磁场分析软件，进行电磁设计。
通过磁场分析，可以得到电机的特性曲线、转矩和功率密度等指标。
6.进行结构设计和热分析。
根据电机的尺寸和电机的工作环境，进行结构设计和热分析。
结构设计要考虑机械强度、制造成本等因素，热分析要考虑散热方式和绝缘系统。
7.制造和测试。
根据设计图纸进行电机的制造。
制造完成后，进行测试，通过测试结果对电机的设计进行修正和优化。
三、关键技术1.电磁设计技术。
电磁设计是无刷直流电动机设计的核心技术，它涉及到永磁体选材、磁路参数计算、磁场分析等方面。
2.电流换向器设计技术。
电流换向器是控制无刷直流电动机运行的关键部件，它的设计直接影响到电机的性能。
目前常用的换向器有半桥、全桥等拓扑，选择合适的拓扑和控制策略对电机的效率和稳定性有重要影响。
无刷直流电机控制器的设计
无刷直流电机控制器的设计3.1 无刷直流电机控制器的概述无刷直流电动机兼有直流电动机调整和起动性能好以及异步电动机结构简单无需维护的优点，因而在高可靠性的电机调速领域中获得了广泛应用。
在电机转速控制方面，绝大多数场合数字调速系统已取代模拟调速系统。
目前，数字调速系统主要采用两种控制方案:一种采用专用集成电路。
这种方案可以降低设备投资，提高装置的可靠性，但不够灵活。
另一种是以微处理器为控制核心构成硬件系统。
这种方案可以编程控制，应用范围广，且灵活方便。
电机控制器是无刷直流电动机正常运行并实现各种调速伺服功能的指挥中心，它主要完成以下功能：对各种信号进行逻辑综合，以给驱动电路提供各种控制信号；产生PWM调制信号，实现电机的调速；对电机进行速度环和电流环调节，使系统具有较好的动态和静态性能；实现短路、过流、欠压、堵转等故障保护功能。
现代控制技术的发展与微处理器的发展息息相关，可以说，每一次微处理器的进步都推动了控制技术的一次飞跃。
在微处理器出现之前，控制器只能由模拟系统构成。
由模拟器件构成的控制器只能实现简单的控制，功能单一、升级换代困难，而且由分立器件构成的系统控制精度不高，温度漂移，器件老化严重，使得维护成本增高，限制了它的发展和应用范围。
随着微处理器的迅速发展和推广，控制器由模拟式转换成了数模混合式，并进一步发展到全数字式，技术的进步使得许多模拟器件难以实现的功能都可以方便地用软件实现，使系统的可靠性和智能化水平大大提高。
在电机转速控制方面，绝大多数场合数字调速系统已取代模拟调速系统。
目前，数字调速系统主要采用两种控制方案：一种采用专用集成电路。
这种方案可以降低设备投资，提高装置的可靠性，但不够灵活。
另一种是以微处理器为控制核心构成硬件系统。
这种方案可以编程控制，应用范围广，且灵活方便[9][10]。
控制器是电动自行车的驱动系统，它是电动自行车的大脑。
其主要作用是在保证电动自行车正常工作的前提下，提高电机和蓄电池的效率、节省能源、保护电机及蓄电池，以及降低电动自行车在受到破坏时的损伤程度。
无刷直流电机控制系统的设计及仿真
目录1 前言............................................................................................................... - 0 -1.1 无刷直流电机的开展......................................................................... - 0 -1.2 无刷直流电机的优越性..................................................................... - 0 -1.3 无刷直流电机的应用......................................................................... - 1 -1.4 无刷直流电机调速系统的研究现状和未来开展............................. - 1 -2 无刷直流电机的原理................................................................................... -3 -2.1 三相无刷直流电动机的根本组成..................................................... - 3 -2.2 无刷直流电机的根本工作过程......................................................... - 4 -2.3 无刷直流电动机本体......................................................................... - 5 -2.3.1 电动机定子............................................................................... - 5 -2.3.2 电动机转子............................................................................... - 6 -2.3.3 有关电机本体设计的问题....................................................... - 7 -3 转子位置检测............................................................................................... - 8 -3.1 位置传感器检测法............................................................................. - 8 -3.2 无位置传感器检测法......................................................................... - 9 -4 系统方案设计............................................................................................. - 11 -4.1 系统设计要求................................................................................... - 11 -4.1.1 系统总体框架......................................................................... - 11 -4.2 主电路供电方案选择....................................................................... - 11 -4.3 无刷直流电机电子换相器............................................................... - 13 -4.3.1 三相半控电路......................................................................... - 13 -4.3.2 三相全控电路......................................................................... - 14 -4.4 无刷直流电机的根本方程............................................................... - 15 -4.5 逆变电路的选择............................................................................... - 17 -4.6 基于MC33035的无刷直流电动机调速系统................................... - 18 -4.6.1 MC33035无刷直流电动机控制芯片...................................... - 18 -4.6.2 基于MC33035的无刷直流电动机调速系统设计 ................ - 19 -5 无刷直流电机调速系统的MATLAB仿真................................................... - 22 -5.1 电源、逆变桥和无刷直流电机模型............................................... - 23 -5.2 换相逻辑控制模块........................................................................... - 24 -5.3 PWM调制技术.................................................................................... - 29 -5.3.1 等脉宽PWM法......................................................................... - 31 -5.3.2 SPWM(Sinusoidal PWM)法..................................................... - 31 -5.4 控制器和控制电平转换及PWM发生环节设计............................... - 31 -5.5 系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析................................... - 33 -5.5.1 起动，阶跃负载仿真............................................................. - 33 -5.5.2 可逆调速仿真......................................................................... - 35 -6 总结和体会................................................................................................. - 37 -无刷直流电机调速控制系统设计1前言直流无刷电机，无机械刷和换向器的直流电机，也被称为无换向器直流电动机。
基于PSoC的电动自行车用无刷直流电动机控制策略及实现
其 中 ： 三 相 绕 组 相 反 电 动 势 ｅ、ｅ、ｅ 为 Ｂ ＤＣ 电磁 功率 等 于三相 反 电动势 与相 电流 乘积 Ｌ Ｍ
之 和 ，也 就是
１ ）忽略铁 心饱 和 ，不计 涡流 和磁 滞损耗 ； ２ ）不 计 电 枢 反 应 ， 气 隙 磁 场 平 顶 宽 度 为
ｉ表示 相 电流 ；
表 示相绕 组磁 链 。 因 为 电动 机 定 子 Ｙ 接 ，转 子 隐 极 结构 ，则 自
动 装 置 。本 文 在分 析 无 刷 直 流 电动 机 数 学 模 型 及
控制 策略基础上 ，以 Ｐ ｏ Ｓ Ｃ作 为 控 制 系 统 主 控 芯 片 ，设 计 了 一 个 工 作 电 压 ２ Ｖ，调 速 范 围 ８ ｒｍ ４ ０ｐ 到 ３ ０ｐ 电动 自行车 用 Ｂ ＤＣ 控 制 系统 ，并 对 ０ ｒｍ Ｌ Ｍ 硬 件 系统 给 出设 计 说 明 。最 后 以数 字 仿 真 和 硬 件 实验 相 结 合 的方 式 ，验证 了控 制 策 略 及 控 制 系 统
有 良好 的 速 度 跟 随 和抗 扰 性 ，对 负载 转 矩 突 变 响 应 快 。基 于 上 述 要求 通 常 采 用 两 两 导通 方式 ，采 取 电流 内环 和 转 速外 环 双 闭环 控 制 策 略 。 内环设
铷Ｉ
其 中 ： 表示 负载转 矩 ；
表示 转子转 动惯 量 ；
．
訇 化
全 实 现 混 合 信 号 可编 程 的全 新 一代 器 件 ，可 以 有
效 缩 短 系统 硬 件 设 计 、开 发 周 期 ， 系统 效 率 、可 靠性大 为提高 。 基 于 Ｐ ｏ 电 动 自行 车 用 Ｂ Ｄ Ｍ 主 控 芯 片 ＳＣ Ｌ Ｃ 引脚 功能 如 图 ３ 示 ，芯 片外 部 接 口实现 功 能为 ： 所
电动摩托车用无刷直流电机控制系统的设计
（ 武汉科技 大学 湖 北 武汉 ４ ３ ０ ０ ８ １ ）
摘要 ： 根 据 无 刷 直 流 电机 的 工作 原 理 ， 设 计 了一 种 以 Ｐ Ｉ Ｃ１ ６ Ｆ ７ ３ ７单 片机 为控 制 核 心 的 电动 摩 托 车 用 无 刷 直 流 电机 控
制 系统 ， 给 出 了 系统 详 细 的硬 件 电路 和 软件 设 计 方 法 ， 实现 了电 动摩 托 车 定 速 和 调 速 两种 工 作 模 式的 选 择 。 实验 证 明 该 设 计 方案 控 制 电路 简 洁 ， 器件 少 ， 成本低 ， 保 护措 施 可 靠 ， 提 高 了 系统 的控 制 精 度 。 对 无 刷 直 流 电 机 在 其 他 领 域 的应 用 有 一 定 的 帮助 和借 鉴 。 具 有 广 泛 的现 实 意 义
电动 摩 托 车 必 将 成 为 人 类 的 主 要 代 步 工 具 之 一 Ｉ ｌ Ｉ 。 采 用 无 刷
直 流 电机 的 电 动 摩 托 车作 为 绿 色 环 保 交 通 工 具 。 具 有 操 作 简 单、 骑乘舒 适 、 维护方便 、 污染小和噪声低等优点 。 Ｐ Ｉ Ｃ系列 单 片机 是 采 用精 简 指 令 集 Ｒ Ｉ Ｓ Ｃ技 术 、 哈佛 总 线 和 两 级 指 令 流 水 线 结 构 的 高性 能 价 格 比 的 ８ 位 嵌 入 式 控 制 器
第２ １卷 第 ６期
Ｖ０ １ ． ２１ Ｎｏ ． ６
电子 设计 工程
Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
２ ０ １ ３年 ３月
Ｍａ ｒ ． ２ ０ １ ３
电动摩 托 车 用无刷 直 流 电机 控制 系统 的设计
电动自行车控制器的技术原理解析
电动自行车控制器的技术原理解析1.电动机控制电动自行车的电动机主要是直流无刷电机，控制器通过控制电动机的电流来实现电动机的转速和动力输出。
电动自行车的速度通常是由电机转速决定的，而电机转速则取决于电机的驱动电流。
因此，控制器需要根据来自用户的输入信号（如油门或脚踏传感器）来调整输出电流以驱动电动自行车。
为了实现电动机的控制，控制器通常使用一种称为PWM（脉宽调制）的技术。
PWM是一种通过调整信号的占空比来控制电流或电压的技术。
在电动自行车控制器中，PWM技术被用来控制电机的电流，从而控制电机的转速。
当用户提高油门或增加脚踏力度时，控制器会增加PWM信号的占空比，从而提供更多的电流给电动机，使其转速增加。
2.电路保护-过流保护：电动自行车在爬坡或超负荷工作时，电流会超过控制器的额定电流。
过流保护在电流超过一定阈值时会停止输出电流，以防止控制器和电动机过热烧坏。
-低电压保护：电动自行车的电池供电，在电压过低时，控制器会停止输出电流以避免进一步放电，从而保护电池免受损坏。
-过压保护：当电动自行车的电池充电过度时，电压可能会超过控制器的额定电压。
过压保护会切断电池的输出电流，以避免过电压对控制器和其他电路元件的损坏。
-温度保护：电动自行车的电动机和控制器在工作时会产生热量，控制器需要监测温度并在温度过高时停止输出电流以避免过热。
-电池反接保护：尽管电动自行车的电池有正负极标识，但错误地连接电池的正负极仍然是一个常见问题。
电池反接保护会检测并阻止反接连接，以避免对控制器和其他电路元件的损坏。
总结起来，电动自行车控制器的技术原理主要包括电动机控制和电路保护。
电动机控制使用PWM技术来调节电机的电流，从而控制电机的转速和动力输出。
控制器还具备多种电路保护功能，包括过流、低电压、过压、温度和电池反接等保护功能，以确保电动自行车的安全运行和电路元件的保护。
无刷直流电机控制器的设计
无刷直流电机控制器的设计
无刷直流电动机兼有直流电动机调整和起动性能好以及异步电动机结构简单无需维护的优点，因而在高可靠性的电机调速领域中获得了广泛应用。在电机转速控制方面，绝大多数场合数字调速系统已取代模拟调速系统。目前，数字调速系统主要采用两种控制方案:一种采用专用集成电路。这种方案可以降低设备投资，提高装置的可靠性，但不够灵活。另一种是以微处理器为控制核心构成硬件系统。这种方案可以编程控制，应用范围广，且灵活方便。
★工作电压、功耗：
单片机的工作电压最低可以达到，最高为6V，常见的是3V和5V
单片机的功耗参数主要是指正常模式、空闲模式、掉电模式下的工作电流，用电池供电的系统要选用电流小的产品，同时要考虑是否要用到单片机的掉电模式，如果要用的话必须选择有相应功能的单片机。
★其他方面：
在单片机的性能上还有很多要考虑的因素，比如中断源的数量和优先级、工作温度范围、有没有低电压检测功能、单片机内部有无时钟振荡器、有无上电复位功能等等。
毕业论文--无刷直流电动机控制系统设计方案
无刷直流电动机控制系统设计方案摘要无刷直流电动机是在有刷直流电动机的基础上发展起来的。
现阶段，虽然各种交流电动机和直流电动机在传动应用中占主导地位，但无刷直流电动机正受到普遍的关注。
自20世纪90年代以来，随着人们生活水平的提高和现代化生产、办公自动化的发展，家用电器、工业机器人等设备都越来越趋向于高效率化、小型化及高智能化，作为执行元件的重要组成部分,电机必须具有精度高、速度快、效率高等特点,无刷直流电机的应用也因此而迅速增长。
本设计是把无刷直流电动机作为电动自行车控制系统的驱动电机,以PIC16F72单片机为控制电路，单片机采集比较电平及电机霍尔反馈信号，通过软件编程控制无刷直流电动机。
关键词无刷直流电动机单片机霍尔位置传感器AbstractBrushless DC motor in a brush DC motor developed on the basis of. At this stage, although exchanges of all kinds of DC motors and motor drive in the application of the dominant, but brushless DC motor is under common concern。
Since the 1990s，as people's living standards improve and modernize production, the development of office automation, household appliances， industrial robots and other equipment are increasingly tend to be high efficiency，small size and high intelligence, as the implementation of components An important component of the motor must have a high accuracy, speed, high efficiency, brushless DC motor and therefore the application is also growing rapidly.This design is the brushless DC motor as the electric bicycle motor—driven control system, PIC16F72 microcontroller for control circuit, SCM collection and comparison—level electrical signal Hall feedback， software programming through brushless DC motor control . Key words bldcm the single chip processor hall position sensor 摘要 (I)Abstract (II)第1章概述 (1)1。
无刷直流电机控制系统设计
无刷直流电机控制系统设计随着科技的发展，越来越多的机械设备需要使用电机来驱动其运转。
而在众多电机中，无刷直流电机因为其高效、高精度、低功耗等优点而备受瞩目。
无刷直流电机的使用范围越来越广泛，从工业控制，到航模、改装等领域都可以见到无刷直流电机的身影。
本文将围绕无刷直流电机控制系统设计展开分析和探讨。
一、无刷电机的结构和工作原理无刷直流电机（Brushless DC motor）是一种将交流电转化为直流电供给电机使用的设备。
无刷电机的核心部分是转子和定子。
转子由永磁体构成，定子上则包覆着三个交替排布的电枢，能够使电流依次通过A、B、C三路，控制转子的运转。
工作原理是，当电流通过A电极的时候，将产生一个磁场，这个磁场是与转子上的永磁体相互作用的。
这样，便会使转子转动，那么电流经过B、C电极的时候，也是如此。
在三种电极依次通过电流之后，便完成了一次转子的旋转。
从工作原理上看，无刷直流电机控制主要就是控制三路电流，以便控制电机输出功率。
二、无刷电机控制模式1. 直流切换模式这种控制模式是将DC电压用硅控整流器进行整流后，施加到电机上的模式。
主要存在一个问题，就是每转过一定角度，电流就会进行交替。
这就需要对控制进行改进。
因此，直流切换模式下，最多只能适用于控制力矩较小的场合，如四轮小车、飞行器等。
2. 方波控制模式（交错控制模式）方波控制模式下，电机的控制通过利用切换模式中交替电流的配合，进行控制。
方波控制模式的特点是，控制方法简单易操作，是广泛使用的控制方式。
同时适用于各种正反转、调速等控制模式。
只不过转速误差较大，适用于中小功率的无刷电机。
3. 正弦波控制模式正弦波控制模式是通过推导正弦函数来进行控制。
这种控制方式非常适用于BEMF（反电势）功能模块。
当转子转动的时候，会产生“反电动势”（BEMF），这个反电动势正好可以反向控制电流。
所以使用正弦波控制模式的话，能够更加精确的掌控转速和力矩。
到这里，我们已经讲述了无刷电机的控制模式。
电动摩托车无刷直流电动机智能控制器设计
度 和反 馈速度 ｎ的误 差 ｅ和误差 变化 率 ｅ 。 作 为
输入 变 量 ， 输 出变 量 、 Ｋ 作为 Ｐ Ｉ 控制 器 的输 入 。
根据 电机 的运行 特性建 立模糊 规则 表 ：
收稿 日期： ２ ０ １ ３ － ０ ３ － １ ４
（ １ ） 在 电机 起 动 或 加减 速 阶段 ， 误差 ｌ ｅ ｌ 较大 ， 为 了加 快起 动 速 度 ， 取较 大 的值 ； 为 了避 免 超 调
Ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎｔ Ｃｏｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ Ｂｒ ｕｓ ｈ ｌ ｅ ｓ ｓ ＤＣ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ
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儆持电棚 ２ ０ １ ３ 年 第 ４ １ 卷 第 ２ 期 黄 海 波， 等 … － 二 … … … … … … … … … … … … …
电动摩 托 车无 刷 直 流 电动 机 智 能控 制器 设 计
取 较 大 的
（ ） ＝ ｋ ｐ ｅ （ ｋ ） ＋ 眺Ｊ ∑ｅ （ ） Ｔ ＝ ０
这里 ， 为采 样 时 间 ， 也 是 电 流 调 节 的计 算 周 期 。卢是 积分 项 的开关 系数 ， 当ｌ ｅ （ ） ｌ ≤ 时 ， 卢＝１ ，
电动自行车控制器设计与实现
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｄ Ｒｅ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ｅ ｔｉ ｃ ｃｅ Ｃｏ ｔｏｌｒ ｓｇ ｎ ａｉ ｔｏ ｆＥｌｃｒｃＢｉｙ ｌ ｎ ｒ ｌ ｚ ｅ
ＣＨＥＮ Ｊ ｎ ｋ ．Ｆ ｕ ．ｅ ＡＮ ａ ．ｕ Ｐ ｎｇ ｏ
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摘要 ： 对基 于单片机 的电动 自行车 用无刷直流电机控制器进行 了研究。控制器 以 Ｓ Ｍ ６ Ｐ ４ ４ Ｐ Ｃ ５ ２ ０ Ａ为核心 ． 通过对 电 动 自行车各种状态信号的检测 与处理 ， 实现 了控制器 的平稳调速 、 过流保护 、 欠压保护等功能。无刷直流 电机的转速 调节通过 Ｐ ＷＭ技术来实现 。过流保护从软 、 硬件 两方面来实现 ， 即软件上减小 Ｐ ＷＭ 占空 比， 硬件上使 电机停转。实 时检测蓄 电池 电压值 ， 当电压值小于额定值的 ８ ． ７５ ％时 ， 电机停转 ， 实现欠压保护。 电动 自行车的转把信号 、 对 助力信 号进行了算法说 明： 对电机 的正确换 向进行 了实验验证 。 关键词 ： 电动 自行车；无刷直流电动机 ；控制器 ； 脉宽调制
太阳能电动自行车电机控制系统的设计
（ ｃ ａ ｉａ Ｅｅｔｃ ｎ ｉｅｒ ｇＣｏ ｅ ｅ Ｃ ｉａ ｉａ ｇＵｎｖ ｒｉ ， ｎｎ ｅｉ Ｕ ｇ ， ｈｎ ｌ ｎ ｉｅｓｙ Ｈａ ｇｈ ｕ Ｚ ｅａ ｇ １ ０ ８ Ｃｈｎ ） ｉｌ ｎ Ｊｉ ｔ ｉ
摘 要 ：在 电 动 自行 车 上 安 装 了 一 块 最 大 功 率 为 ３ ０ 的 太 阳 能 电 池 板 ， 由 太 阳 能 给 电 动 自行 车 供 电 。 完 ０Ｗ 成 了无 刷 直 流 电 动 机 控 制 器 的 硬 件 电 路 设 计 ，利 用 Ｐ Ｃ１Ｆ ７ Ａ 单 片 机 接 收 到 的 霍 尔传 感 器 的 信 号 Ｉ ６８７ 对 逆 变 器 进 行 控 制 ， 该 逆 变 器 由 ６个 Ｍ ＯＳ Ｅ 组 成 ， 并 由 ３个 Ｉ １０驱 动 。 为 防 止 上 下 两 个 ＦＴ Ｒ２ １ Ｍ ＯＳ Ｅ 同 时 导 通 ．在 Ｉ １０的 输 入 前 加 入 了 死 区 电 路 ，死 区 时 间 为 ２５ ｓ 实 验 结 果 表 明 电 机 ＦＴ Ｒ２ １ ．ｘ。 ｔ 控 制 器硬 件 电路 能 够 正 常 工 作 。 关 键 词 ： 电 动 自行 车 ； 太 阳能 电池 板 ；ＰＣ１ Ｆ ７ Ａ； 电机 控 制 器 Ｉ ６８７ 中 图 分 类 号 ：Ｔ ４ Ｂ７ 文 献 标 识 码 ：Ａ ｄ ｉ ０３ ６ ／． ｓ． ０ — ６ ３２ １ ． ．４ ｏ： ．９ ９ ｉｓｎ１ ２ ６ ７ ． ２０ ０ ９ １ ｉ ０ ０ ５
电动自行车控制设计项目方案-范本模板
电动自行车控制系统设计项目方案书浙江大学电气学院系统科学与工程学系目录第一章概述 (3)一、前言 (3)二、项目意义 (3)三、现状及分析 (4)第二章需求分析 (6)一、电动自行车控制器目前的难点 (6)二、控制器基本需求 (6)第三章浙江大学电气工程学院及系统科学与工程学系简介 (7)第四章控制器的原理及设计方案 (9)一、无刷直流电机的原理 (9)1、无刷直流电机的结构 (9)2、无刷直流电动机的工作原理 (9)3、无刷直流电机的数学模型 (13)4、系统控制方案 (19)二、电动自行车控制系统仿真分析 (24)1、双闭环控制系统 (24)2、控制器参数整定 (25)3、系统建模仿真 (27)第五章电动自行车控制器软件设计 (29)一、系统软件总体设计 (29)1、主程序设计 (29)2、中断服务程序设计 (30)二、功能模块程序设计 (32)1、驱动换相模块 (32)2、柔性电子刹车（EABS)模块 (33)3、巡航模块 (34)4、各保护模块 (34)三、电机控制程序设计 (35)1、速度调节程序 (35)2、电流调节程序 (36)四、软件抗干扰设计 (37)1、输出输入量的软件抗干扰 (37)2、程序执行时的软件抗干扰 (37)第六章电动自行车的维修和保养 (38)第七章系统进度安排 (39)第八章系统报价 (40)第九章售后服务 (40)一、服务承诺 (40)二、系统实施 (40)三、售后服务 (41)第一章概述一、前言电动自行车，是指以蓄电池作为辅助能源在普通自行车的基础上，安装了电机、控制器、蓄电池、转把闸把等操纵部件和显示仪表系统的机电一体化的个人交通工具。
电动自行车以电力作为动力, 骑行中不产生污染,从改善人们的出行方式、保护环境和经济等因素综合来看，电动自行车目前乃至今后都有着广阔的发展空间。
电动自行车的动力核心是它的控制器。
控制器是控制电机转速的部件,具有欠压、限流或过流保护功能。
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无刷直流电动机 ， 就其基本结构而 言， 可以认为 是一台有电子开关线 路、 永磁式 同步电动机 以及位 置传感器三者组成的“ 电动机系统” 。它借助反映 转子位置的位置信号 ， 通过驱动控制电路， 驱动逆变 电路的功率开关元件 ， 使电枢绕组依一定次序馈电， 从而在气隙中产生步进式旋转磁场， 拖动永磁转子 旋转。随着转子 的转动， 转子位置信号依一定规律
摘 要： 介绍 ｒ以 Ｄ Ｐ芯片 Ｔ ３ ０ ｂ４ ７为核心 的电 Ｓ ＭＳ２ １２ ０
电压或励磁 电流就可对其转矩实现独立 的控制 ， 进
行平 滑 的调速 ， 以有 刷直 流 电动 机 调 速 系统 具 有 所 良好 的动 态特性 和调速 品质 。但 是有 刷直 流 电动机 系统 由于 电刷和换 向器 的存 在而 导致 以下 两方 面 的
缺点 ： 第一 ， 必须进行经常性 的维修和保养 ； 第二 ， 无 法实现高速大容量。这两方面的缺点使其在电动车 驱动系 统 中的应 用受 到 限制 。而无刷 直流 电动 机
则克服 了有 刷直 流 电 动机 的缺 点 ， 既 有有 刷 直 流 它
文章编号 ：０４— ０ ８ ２０ ）２— ０ ９— ２ １０ ７ １ （０ ６ １ ０ ２ ０
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（ ． 江Ｔ业 人学 ， １浙 浙汀杭州 ３０ １ ；． １０ ４ ２ 江两交通职业技术学院 ， 江西南昌 ３ ０ １ ） ３０ ３
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要有 以下 几部 分 组 成 ： ） Ｔ Ｓ ２Ｌ ２０ １ 以 Ｍ ３０ Ｆ４７为 核心
ＴＭ Ｓ ２０ ２４ ７ ３ 电系统 、 驱动系统 、 整车管理系
统 及车体 等 。驱动 系 统 为 电动 车提 供 所 需 的动 力 ， 负责将 电能转换 成 机械 能 。无论何 种类 型 电动车 的
３无刷直流 电动机调速控制系统
３ １系统 硬件 设计 ．
无刷直流电动机驱动系统框 图如图 １ 所示 ， 主
变化 ， 而改变 电枢绕 组 的通 电状 态 ， 从 实现无 刷直 流 电动机 的机械能 量转 换 。
ｌ 刖 － ●－ Ｊ Ｌ 昌 －
为了保护环境及解决能源紧张问题 ， 拥有广阔
市 场和 巨大经 济效益 的电力驱 动车 辆逐 渐成 为 当今 许 多 国家 研究 和开发 的重 点 ， 它是清 洁 、 节能 的新 型 交 通工具 ， 具有 良好 的发 展前 景 。 现 有 电动 车 大致 可 以分 为 以下 几 个 主要 部分 ：
电动机 的优越的性能 ， 义依靠电子换向， 免去了机械
式 电刷 和换 向器 。本 系统选 用无刷 直 流 电动机 。
Ｋｅ ｒ ｓ ｅ ｅ ｔ ｃ — ｂ ｃ ｃｅ； ｃ ｎｒ ｌ ｒ ｂ ｕ ｈ ｅ ｓ Ｃ ｙ ｗｏ ｄ ： ｌｃ ｒ ｉ ｉｙ ｌ ｏ ｔ ｌ ； ｒ ｓ ｌ ｓ Ｄ ｏｅ
动 自行车用无刷直流电动机控制器的 设计。主要包括 系统硬 ，
件电路的设 计、 电机 的控制策略和软件 的结构 。 关键 词 ： 动 自行 车 ； 制 器 ； 刷 直 流 电 动 机 ； 电 控 无
＿Ｍ ￥ ２ ｒ ３ ０ＬＦ Ｏ ２４ ７
中图分类号 ： Ｍ３ Ｔ ３
文献标识码 ： Ａ
维普资讯
触持’棚 ２６ 第２ 电 ０ 年 １期 ０
… … … … 一… … － … … － Ｅ ｒ 一－ ／ ，
驱动控制
《 卸 ， …
电动 自行 车 用 无 刷 直 流 电动 机 控 制 器 的设 计
胡宝兴 贾颖莲 姜 伟 ， ，