电动自行车用经济型开关磁阻电动机驱动系统
电动摩托车用开关磁阻电机控制策略研究
电动摩托车用开关磁阻电机控制策略研究近年来，随着电动车的普及，开关磁阻电机控制策略受到了广大用户的广泛关注，它比其他电动车的控制方式更加方便和经济。
本文旨在通过深入剖析电动摩托车用开关磁阻电机的控制策略，提出一种设计和控制策略，以满足电动摩托车的需求。
首先，本文简要论述了开关磁阻电机的原理：这种电机的控制策略是通过使用磁阻片和开关来改变电机的电流及功率，从而控制电机的转速。
其操作原理是，当电机运行时，可以通过开关来改变电机的转速，从而改变它的转矩。
其次，本文分析了开关磁阻电机的优点和缺点，认为它具有低成本、简单操作、低维护成本等优点，并且易于安装和维修，但是它也有一些缺点，如受材料影响大、精度低等。
最后，本文介绍了一种新的电动摩托车用开关磁阻电机控制策略：使用高分辨率控制器对电机的转矩和转速进行控制，使用高强度电磁阀来减少振动，并且使用双电源供电来提高系统的可靠性。
这种新的电动摩托车用开关磁阻电机控制策略能够满足电动摩托车的行驶特性。
综上所述，从技术角度来看，开关磁阻电机控制策略是一种可行而有效的技术，可供电动摩托车使用。
新的控制策略可以提高电动摩托车的超载能力和行驶稳定性，从而实现安全高效的行驶。
此外，还需要继续开展相关研究，以提高电动摩托车用开关磁阻电机控制策略的可靠性和精度。
随着社会对电动摩托车安全性和可靠性的要求越来越高，开关磁阻电机控制策略在电动摩托车行业中将有着重要作用。
未来，开关磁阻电机控制策略将根据电动摩托车实际应用和发展趋势，不断发展，为更多的摩托车用户提供更加安全、经济的操作模式。
开关磁阻电机工作原理及其驱动系统
开关磁阻电机工作原理及其驱动系统首先，让我们来了解开关磁阻电机的原理。
它由一组互相串联的磁电阻元件组成，安装在定子上。
这些磁电阻元件是由永磁材料制成的，具有高磁导率。
当电流通过磁阻元件时，它们变为“ON”状态，并形成低磁阻通路，允许磁通通过。
当电流终止时，它们恢复为“OFF”状态，形成高磁阻通路，磁通不再通过。
这种可逆性允许电机在电流方向改变时，磁通的方向也随之改变，从而实现了转子的转动。
1.电源：为电机提供所需的电能。
通常使用直流电源来驱动开关磁阻电机，但也可以使用交流电源。
2.驱动电路：将电源提供的直流电转换为适合电机工作的电流和电压。
驱动电路通常由功率放大器和控制电路组成。
功率放大器用于放大驱动电流，以控制磁阻元件的磁化状态。
控制电路用于监测电机的运行状态，并根据需要调整驱动信号。
3.控制电路：根据用户的指令或外部传感器的反馈信号，控制电机的运行速度和转向。
控制电路根据需要向驱动电路发送控制信号，以改变驱动电流的大小和方向。
开关磁阻电机的驱动系统通过控制磁化状态来改变磁通，从而控制电机的转动。
当需要驱动电机时，控制电路向驱动电路发送启动信号，驱动电路放大信号并向磁阻元件提供足够的电流，使其进入“ON”状态。
这时，磁通开始通过，产生转矩，驱动转子开始转动。
当需要改变电机的转向时，控制电路改变驱动电流的方向，使磁通方向相应改变。
需要注意的是，开关磁阻电机的驱动系统需要根据具体的电机参数和工作要求进行设计和调整，以实现最佳的性能和效率。
驱动系统应能提供足够的功率和精确的控制，以满足电机的转矩和速度需求，并确保电机的稳定运行。
综上所述，开关磁阻电机的工作原理基于磁阻效应，并由驱动系统控制。
驱动系统由电源、驱动电路和控制电路组成，通过改变磁化状态来改变磁通，从而驱动电机的转动。
这种电机具有结构简单、转速范围广、效率高等特点，适用于许多工业应用领域。
电动摩托车用开关磁阻电机控制策略研究
电动摩托车用开关磁阻电机控制策略研究近年来，汽车行业面临着越来越严峻的环境污染问题，尤其是汽车排放物，成为人们关注的重点。
随着能源和环境保护的日益重要，电动汽车不断发展，并作为清洁绿色交通的未来，受到消费者的青睐。
电动摩托车作为一种清洁环保的交通工具，在市场上也引起了很大的关注，它的安全性、稳定性以及经济性等方面都被争论热烈。
电动摩托车使用电机作为动力源，而电机控制则是确保摩托车安全、稳定和高效率运行的关键环节。
在电动摩托车上，电动机控制系统一般采用开关磁阻控制方法。
开关磁阻控制技术是一种可控制电机回路中磁阻的技术，它可以控制电机的转速、力矩、位置等，通过改变电机的磁阻来实现电机系统的调节。
目前，开关磁阻电机控制系统广泛运用于电动摩托车上，电动摩托车的开关磁阻控制策略对电动摩托车的性能有着重要的影响。
由于电动摩托车的开关磁阻电机控制策略影响着电动摩托车的性能，因此有必要对开关磁阻电机控制系统进行有效的研究和设计。
首先，需要对电动摩托车用开关磁阻电机控制系统进行功能性研究，比如：电机控制系统的设计概要，要求根据电动摩托车的特点选择合适的磁阻及其他电路设计；其次，需要对开关磁阻电机控制系统的特性进行深入的分析与研究；最后，还需要进行实验，以便进一步研究确定开关磁阻电机控制系统的性能。
本文针对电动摩托车用开关磁阻电机控制策略进行了研究，将从多个方面来展开研究，如：系统结构、电机性能、控制策略等。
首先，介绍电动摩托车用开关磁阻电机控制系统的设计概要，并阐述系统结构、磁阻的选取，以及开关电路的设计方案。
接着，详细介绍电机的性能，包括电机的转矩、转速、电流等，并利用实验来研究电机的性能表现。
再者，重点介绍开关磁阻电机控制策略，包括并车控制、开环控制以及各种复杂控制等，并说明各种控制策略之间的优缺点以及应用情况。
最后，利用仿真软件对控制策略进行验证，实验表明，开关磁阻电机控制策略得到了有效改善，明显提升了电动摩托车的性能。
电动自行车用经济型开关磁阻电动机驱动系统
Ｆ Ｍ ｇ ｏ ｌ＝ ｆ ｃ ｓ０＝ （ ｍｌ＋ｍ ２＋ｍ ）ｇＣ Ｓ０ ３ｆ Ｏ
Ｆ２ ＝ Ｃｄ ／／ Ａ１ ２１ ２ ２ ５
．
Ｆ Ｍｇｉ ＝ （ ３＝ ｓ ０ ｎ ｍｌ＋ｍ２＋ｍ３ ｓｎ０ ）ｇｉ Ｆ Ｍａ ＝ （ ４＝ ｍｌ＋ｍ２＋ｍ３ 口 ）
ｍｅｏ ｆＰＷ Ｍ ｎｄ ＡＰＣ ｏ ｗｉｃ ｄ ｒ ｌ ｔ ｎ ｅ ｍｏｏ ａ ｉ Ｉ ｔ ｄｓ ｏ ａ ｆｓ ｔｈｅ ｅｕｃａ ｃ ｔｒｅ ｓｌ ｔ ｙ．
式 中 ： 为驱 动力矩 ， 为传 动 比 ， 为传 动 效 率 ，
为 电机 输 出转矩 。则 电动 自行 车 的驱 动力 为 ：
式 中 ： 驱动 轮直 径 ， Ｄ为 单位 为 ｍ。
电动 自行 车 在 行 驶 过程 中会 受 到 各 种 阻 力 ， 合 称 为 电动 自行 车 的行驶 阻力 ， 自行 车 的 驱 动 力 相 与 平衡 ， 足 ： 满
Ｆｄ ＝Ｆ Ｆ ＝ Ｆｌ ＋ ＋ Ｆ３ ＋
１引 言
随着社会 文 明 的发 展 ， 学 的进步 ， 类物 质文 科 人
ｉ ｅ ｏ ｏ ｃ ｌａ ｄ ｒ ｌ ｌ ．Ｉ ｘ ｅ ｔ ｄ ｆｒａ ｐ ｉａ ｉｎ ｆｒｓ ｃ ｓ ｃ ｎ ｍｉ ａ ｎ ｅｉ ｅ ｔｉ ｅ ｐ ｃ ｅ ｐ ｌ ｔ ｕ ｈ ｂ ａ ｓ ｏ ｃ ｏ ｏ
ｌｗ ｏ ｒｓ ｓｅ ． ｏ ｐ ｗｅ ｙ ｔｍ Ｋｅ ｙｗｏｒ ｄｓ：ｗｉｃ ｅ ｅ ｕ ｔｎｃ ｉｖ ｅ ｅ ｔ ｃ ｉｙ ｌ ＡＴ— ｓ ｔ ｈ ｄ ｒ ｌ ｃａ ｅ ｄｒ ｅ； ｌｃ ｒ ｂ ｃ ｃ ｅ； ｉ ｍ ｅ ａ ＰＷ Ｍ ｇ ８；
主要是 永磁 直 流 电机 ， 遍存 在 以下 问题 ： 普
电动自行车电动机驱动系统的设计与仿真【毕业作品】
电动自行车电动机驱动系统的设计与仿真摘要随着科技的进步，社会文明的发展，在当前石油资源短缺和环境污染的加剧的情况下，作为一种理想的“绿色”代步工具，电动自行车的发展受到了人们的重视。
电动自行车无污染，低噪音，速度适中，操作简单，价格低，俨然成为人们的新宠。
开关磁阻电机是随现代电力电子技术，微计算机控制技术发展起来的新型电机，凭借成本低、效率高，灵活控制等优点，十分适合于电动自行车。
本文首先介绍了开关磁阻电机及其的发展状况，并对开关磁阻电机的特点进行了阐述;其次，针对电动自行车用驱动电机的要求，完成了电机参数选择、电机基本结构示意图设计、功率变换器的拓扑结构选择、功率开关管的选择与参数定额、以及功率变换器的损耗估算。
课题设计主要包括两个部分，第一部分是开关磁阻电机的一体化驱动控制器的设计;第二部分是位置检测的设计。
一体化驱动控制器设计包括系统电源、功率驱动电路、位置信号输入电路、转速反馈FN转换电路、闭环控制电路、PWM波生成电路、电流斩波电路、欠压保护电路、过流保护电路。
位置检测设计包括直接检测和间接检测两种方案。
首先，针对电动自行车独特的外转子式电机结构，设计了一种使用光电传感器的直接检测方案;其次，从SR电机的相电感与转子位置之间关系开始分析，建立了SR电机的线性电感模型，提出了非励磁相电感法间接检测方案的设计构思。
在间接位置检测硬件设计中，介绍了电感谐振电路、续流检测电路及DSP数字处理单元，并结合软件设计给出了部分软件设计。
最后，对设计的系统进行仿真，总结。
验证了驱动控制器的功能，证明了系统设计的合理性。
关键词：开关磁阻电机;SR电机;电动自行车AbstractWith the progress of science and technology, the social civilization development, in the current oil resources shortage and environmental pollution intensifies, as a kind of ideal "green" transport, electric bicycle development by people's attention. Electric bicycle no pollution, low noise, speed, moderate, simple operation, low prices, has become a people to be bestowed favor on newly. Switched reluctance motor is with modern power electronic technology, microcomputer control technology developed, relying on the new motor cost is low, the efficiency high, flexible control etc, very suitable for electric bicycles.This paper first introduces switched reluctance motor and its development status, and the characteristics of switched reluctance motor discussed; Secondly, with drive motor for electric bicycle, completing the motor requirements of selecting parameters, basic structure schematic design, motor power converter topology selection, power switch tube choice and parameter quotas, and the loss estimation in power converters.Topic design includes two parts, the first part is the integration of switched reluctance motor driving controller design; The second part is position detection design. Driving controller design including system integration of power supply, power drive circuit, position signal input circuit, rotational speed feedback FN conversion circuit, closed-loop control circuit, PWM waves generated circuit, current chopper, undervoltage protection circuit, over-current protection circuit. Position detection design including direct detection and indirect testing two options. First of all, for electric bicycle unique exterior rotor type electrical engineering structure, design a kind of use direct detection scheme photoelectric sensor; Secondly, from SR motor phase inductance and began to analyze relationship between rotor position, established the SR motor linear inductance model, and then puts forward the non excitation phase inductance method indirect testing scheme design idea. In indirect position detection hardware design, introduces the inductance resonance circuit, free-wheeling detection circuit and DSP digital processing units, and combined with the software design gives part of the software design.Finally, the design of the system, and simulation summary. Verify the function of driving controller, proved the rationality of the design of system.Keywords：Switched Reluctance Motor；Position Detection;Electric Bicycle目录第一章绪论 (5)1.1电动自行车车驱动系统的发展 (5)1.2驱动电机的分类 (5)1.3课题驱动系统的选择目的和意义 (6)第二章开关磁阻电机驱动系统 (7)2.1开关磁阻电机驱动系统的发展 (7)2.2开关磁阻电机系统组成 (7)2.4开关磁阻电机的结构和工作原理 (8)2.5 开关磁阻电机的数学模型 (10)2.6 机械特性 (13)2.7SRD系统的位置信号检测 (14)第三章SR电机控制器硬件电路的设计 (16)3.1控制器的整体构成 (16)3.2系统硬件概述 (16)3.3 ATmega48的外围电路设计 (17)系统时钟的选择 (17)下载接口设计 (18)转换电源的降噪设计 (19)3.4复位电路的设计 (20)3.5电源电路和电压采样电路 (20)电源电路 (20)电压采样电路 (21)3.6系统功率电路及MOSFET驱动电路的设计 (21)系统功率电路 (21)驱动电路 (22)3.7转子位置信号处理电路 (23)3.8电流检测和保护电路 (24)第四章驱动器的软件设计 (25)4.1总的设计思路 (25)主程序 (25)初始化程序 (26)4.2各功能模块的设计 (26)位置检测模块 (26)换相控制模块 (28)双闭环控制模块 (28)采样模块 (28)4.2 5刹车控制模块 (29)过流保护模块 (30)欠压保护模块 (30)定速巡航模块 (31)第五章系统仿真 (33)5.1仿真 (33)5.2结论 (35)总结 (36)致谢 ................................................ 错误!未定义书签。
开关磁阻电机驱动系统的运行原理及应用
开关磁阻电机驱动系统的运行原理及应用1.简介：开关磁阻电机由驱动器和电机两部分组成，其中驱动器根据外部输入源的指令向电机提供电流，而电机则将电流转化为转动力。
2.驱动电流：驱动器根据输入源的指令产生开关电流，该电流可以通过改变驱动器中的电流方向和大小来实现。
在每一个电机相中都有一个电流传感器，用于测量电流。
驱动器会根据这些测量结果，进行控制电机的电流。
3.磁化和消磁：当电流通过电机线圈时，它会产生磁场，从而使定子上的磁阻磁化。
然后，电流将被改变方向，导致磁阻逆磁化。
这个过程会不断重复。
4.转动力产生：由于磁阻的磁化和逆磁化，定子上的转子被吸引和排斥。
这个过程会持续下去，从而使电机转动。
1.工业机械：开关磁阻电机驱动系统可以应用于各种工业机械中，如机床、印刷机、绘图仪和工业机器人等。
它们能够提供高速、高力矩和高精度的转动控制，提高生产效率和产品质量。
2.汽车工业：开关磁阻电机驱动系统可以应用于汽车的多种部件中，如电动方向盘、电动驱动系统和汽车座椅调节器等。
它们能够提供精确的转动控制，提高汽车的舒适性和操纵性。
3.医疗设备：开关磁阻电机驱动系统可以应用于医疗设备，如手术机械、医疗床和医疗影像设备等。
它们能够提供平稳的转动和精确的位置控制，提高医疗设备的性能和安全性。
4.家用电器：开关磁阻电机驱动系统可以应用于家用电器，如洗衣机、空调和冰箱等。
它们能够提供高效的转动和低噪音的操作，提高家用电器的使用体验和节能效果。
总结：开关磁阻电机驱动系统通过开关磁阻电机的独特运动原理，提供高效、高速和高精度的电机控制。
它已经在各个领域得到广泛应用，并为相关行业的发展和进步做出了重要贡献。
未来，随着科学技术的不断进步，开关磁阻电机驱动系统有望进一步发展和创新，为人类社会的发展做出更大的贡献。
开关磁阻电动机驱动系统
开关磁阻电动机驱动系统（SRD）是较为复杂的机电一体化装置，SRD的运行需要在线实时检测的反馈量一般有转子位置、速度及电流等，然后根据控制目标综合这些信息给出控制指令，实现运行控制及保护等功能。
转子位置检测环节是SRD的重要组成部分，检测到的转子位置信号是各相主开关器件正确进行逻辑切换的根据，也为速度控制环节提供了速度反馈信号。
开关磁阻电机具有再生的能力，系统效率高。
对开关磁阻电机的理论研究和实践证明，该系统具有许多显著的优点：（1）电机结构简单、坚固，制造工艺简单，成本低，可工作于极高转速；定子线圈嵌放容易，端部短而牢固，工作可靠，能适用于各种恶劣、高温甚至强振动环境。
（2）损耗主要产生在定子，电机易于冷却；转子无永磁体，可允许有较高的温升。
（3）转矩方向与电流方向无关，从而可最大限度简化功率变换器，降低系统成本。
（4）功率变换器不会出现直通故障，可靠性高。
（5）起动转矩大，低速性能好，无感应电动机在起动时所出现的冲击电流现象。
（6）调速范围宽，控制灵活，易于实现各种特殊要求的转矩－速度特性。
（7）在宽广的转速和功率范围内都具有高效率（8）能四象限运行，具有较强的再生制动能力。
（9）容错能力强。
开关磁阻电机的容错体现在电机某一相损坏，电机照样可以运行。
与当前广泛应用的变频调速感应电动机相比，开关磁阻电机在成本、效率、调速性能、单位体积功率、可靠性、散热性等都具有明显的优势或竞争力。
如果说第一代开关磁阻电机（1983年研制）在小功率范围的效率比高效变频调速感应电动机低，第二代开关磁阻电机（1988年研制）的效率已全面超过了高效变频调速感应电动机。
更难得的是，开关磁阻电机在宽广的速度和功率范围内都能保持较高的效率，这是变频调速感应电动机难以比拟的。
感应电动机要取得与直流电机相近的调速特性需采用复杂的矢量控制系统，而开关磁阻电机通过调整开通角、关断角、电压和电流，可以得到不同负载要求的机械特性，控制简单、灵活，能容易地实现软启动和四象限运行，而且由于这是一种纯逻辑的控制方式，很容易智能化，通过修改软件调整电机工作特性满足不同应用要求。
电动自行车用开关磁阻电机驱动控制系统的研究的开题报告
电动自行车用开关磁阻电机驱动控制系统的研究的开题报告1. 研究背景随着人们对环保和健康的要求逐渐提高，自行车作为出行方式越来越受到欢迎。
为了满足日益增长的出行需求，电动自行车应运而生，成为人们出行的重要选择。
电动自行车的主要工作原理是电池将电能转换为机械能驱动车轮运动，而磁阻电机是电动自行车的常用驱动方式之一。
磁阻电机具有结构简单、体积小、效率高的优点，已被广泛应用于电动自行车的驱动系统中。
2. 研究意义电动自行车驱动系统的控制对于提高电动自行车性能、延长电池寿命等方面具有重要意义。
本研究旨在研究电动自行车用开关磁阻电机驱动控制系统的相关理论、技术和方法，探寻控制算法的优化和改进方向，以提高驱动系统的效率和可靠性。
3. 研究内容本研究主要内容包括以下方面：（1）电动自行车用开关磁阻电机控制系统的原理和结构分析；（2）电动自行车用开关磁阻电机控制系统的控制模型建立；（3）电动自行车用开关磁阻电机驱动系统的控制方法研究与优化；（4）开关磁阻电机驱动控制系统的实验验证和性能测试。
4. 研究方法本研究采取理论分析与实验相结合的方法，具体包括：（1）理论分析：通过文献资料的查阅和相关理论体系的研究，对电动自行车用开关磁阻电机的驱动控制系统进行理论探讨，建立数学模型和控制算法。
（2）实验验证：设计电动自行车用开关磁阻电机驱动控制系统实验平台，进行相关实验，验证控制算法及其优化效果。
（3）性能测试：通过实验测试与分析，评估并比较开关磁阻电机驱动控制系统的性能指标，分析控制算法的适用性和优化方向。
5. 预期结果通过本研究，预期可以达到以下成果：（1）建立电动自行车用开关磁阻电机驱动控制系统的数学模型和控制算法；（2）探索和优化开关磁阻电机驱动控制系统的控制方法；（3）实现电动自行车用开关磁阻电机驱动系统的高效、稳定、可靠运行；（4）为电动自行车行业的技术升级和发展提供一定的理论和技术参考。
6. 研究进度安排（1）第一阶段（2021/07-2021/08）：文献调研、理论学习，完成开题报告、文献综述等；（2）第二阶段（2021/09-2021/11）：开展研究，建立控制模型和算法；（3）第三阶段（2021/12-2022/02）：设计电动自行车用开关磁阻电机驱动控制系统实验平台，进行实验验证；（4）第四阶段（2022/03-2022/05）：实验结果分析、性能测试、论文撰写、成果整理；（5）第五阶段（2022/06-2022/07）：答辩并提交论文。
电动摩托车用开关磁阻电机控制策略研究
电动摩托车用开关磁阻电机控制策略研究随着全球能源形势的恶化，电动摩托车也开始受到越来越多的关注，作为替代汽油驱动的替代交通工具，它能很好地帮助我们减少碳排放，降低空气污染和实现能源节约，有助于建立更清洁的环境。
电动摩托车的发动机系统主要由马达、锂电池、电源控制器和其他部件组成，其中马达的控制是电动摩托车运行的关键。
开关磁阻电机（SRM）是目前电动摩托车控制系统中使用最为广泛的马达，它具有噪音低、动力输出强、重量轻、少占用空间等优点，但是由于其特殊的构造，使得其运行过程中存在某些问题，比如控制不够精确，功耗较高等，一般来说，如果想达到更好的控制效果，就必须对马达进行特别的控制策略。
为了更好地控制电动摩托车用SRM，使其达到最佳的驱动效果，笔者提出了一种基于开关磁阻电机的控制策略，它不仅仅能有效地降低SRM的功耗，而且能够使SRM的控制过程更加准确。
首先，研究人员通过采用模型预测算法对SRM模型进行建模，将其转换成一个多元非线性方程组，以推导各参数间的关系，并利用多项式近似技术，将多元非线性方程组转换成一阶多项式方程组，从而推导出SRM的控制策略。
其次，设计人员通过采用模糊控制技术，采用pid控制策略对SRM进行模糊控制，调整SRM的工作参数，改善SRM的性能，并通过改变模糊控制参数的取值，使SRM的控制精度更高。
最后，采用动态滑模控制技术对SRM进行动态模型控制，由此构建一个动态滑模控制系统，滑模控制系统能够有效地解决输入变化造成输出变化的问题，从而提高SRM运行的精确度和实时性。
在实验研究中，研究人员采用了三种不同的控制策略，分别是基于模型预测的控制策略，模糊控制策略和动态滑模控制策略，并进行了对比测试。
结果显示，采用模型预测控制策略的SRM，其功耗比采用模糊控制策略的SRM降低了33.6％，而采用动态滑模控制策略的SRM，功耗则比采用模糊控制策略的SRM降低了48.3％，这一结果表明，采用动态滑模控制策略的SRM，具有更好的控制效果。
电动自行车用开关磁阻电动机控制器设计毕业设计说明书
1Байду номын сангаас
新一代的调速电机，开关磁阻电机调速系统( Switched Reluctance Drive简称SRD)是从20世纪80年代中期逐步发展起来的，开关磁阻电机具有结构简单、坚固的优点，因为其构成的SRD性能优良，所以较其他调速系统更有竞争潜力。SR电机的结构比笼型异步电动机简单，但SR电机的控制要求根据负载和运行条件的不同，在不同的转子相对位置下通断各相绕组的主开关器件，这样既提高了电机控制的灵活性，也增加了电机运行控制的复杂性，显然，如果不采用软件与硬件相结合的数字控制系统对SR电机进行控制，SRD性能的提高必然受到一定的限制，同时控制器的硬件电路亦将过于复杂和庞大。因此，为了简化控制电路，充分利用SR电机控制方式灵活多变的优点，完善系统的功能，有必要使用数字控制系统对SR电机进行控制。一方面，采用直接数字控制简化了硬件电路，提高了系统的可靠性，另外一方面，直接数字控制符合SRD系统的特点，现代计算机技术和微电子技术的发展为直接数字控制提供了强大的物质和技术支持，目前开关磁阻电动机已开始广泛应用于工，航空业和家用电器等各个领域，随着对开关磁阻电动机认识的深入，应用必将更为普遍。
毕业设计说明书
电动自行车开关磁阻电动机控制器
学生姓名：学号：
学院：
专业：
指导教师：
电动自行车开关磁阻电动机控制器
摘要
开关磁阻电动机驱动系统（简称SRD）是随着电力电子、计算机、微电子的迅速发展而出现的一种新型机电一体化无级调速系统，它将开关磁阻电动机、电力电子技术、控制技术融合为一体不仅保持了交流异步电机的结构简单、坚固可靠和直流电动机可控性好的优点而且还具有交流调速系统和直流调速系统所无法比拟的显著特点。论文以三相6/4极SRM为研究对象，完成了以单片机为核心组成的调速系统设计方案，系统采用PWM控制方式，选用三相全桥式功率驱动器主电路，主开关器件选用功率MOSFET，设计了以单片机AT89C51为核心的控制器，主要对电流检测、位置检测、故障保护和显示电路等外围电路进行了设计，具有过流保护功能。同时本设计采用了模块化的编程方法，增强了程序的可读性和易操作性。基于开关磁阻电动机的准线性动态模型,利用Protues软件,对开关磁阻电动机进行仿真。为此系统的进一步改进打下了基础。仿真结果达到了预期的SRD控制效果。本文用该设计进行了开关磁阻电机控制的模拟试验，达到了初步的实验效果，在软硬件两方面为以后开关磁阻电机控制系统这一课题的研究进行了有益的探索和实践。
一种用于电动自行车的高性能开关磁阻电机系统
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｅ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ ｒ ｅ ｌ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ（ Ｓ ＲＭ ）ｈ ａ ｓ ａ ｔ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ａ ｔ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｎ ｒ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｙ ｅ ａ ｒ ｓ ｄ ｕ ｅ
内在 优 势 ， 正得 到越 来越 广 泛 的 关 注 。 另 一 方 面 ， 随 着 能 源危 机 与 环境 问题 的加 剧 ， 采 用 电能 作 为 动 力 的 交通 工 具 是 各 国 的研 究热 点 。 而在 中 国 ， 研 究 适 合 国情 ， 且 具有 高 性 价 比 的 纯 电动 自行 车 具 有 巨 大 的 现 实 意 义 与 示 范
第４ ６卷第 １ 期
２ Ｏ １ ４年 ２月
京 航 空
航
天
大
学 学 报
Ｖｏ １ ． ４６ Ｎｏ ．１ Ｆｅ ｂ． ２Ｏ１ ４
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Ｈｕ ａ Ｗｅ ｉ，Ｈ ｕ ａ Ｈａ ｏ ，Ｚｈａｏ Ｇｕｉ ｓ ｈｕ ，Ｃｈｅ ｎ ｇ Ｍｉ ｎ ｇ （ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｅ ａ ｓ ｔ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ，Ｎａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ，２ １ ０ ０ ９ ６ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
传感与控制-电动自行车用经济型开关磁阻电动机驱动系统
D 驱动控制r i v e a n d c o n t r o l 微特电机 2006年第5期 电动自行车用经济型开关磁阻电动机驱动系统24 收稿日期:2005-11-03电动自行车用经济型开关磁阻电动机驱动系统周 涛,詹琼华,王双红(华中科技大学,湖北武汉430074)Econo m i ca l Sw itched Reluct ance D r i ve for Electr i c B i cycleZHOU Tao,ZHAN Q iong -hua,WAN G Shuang -hong(Huazhong University of Science &Technol ogy ,W uhan 430074,China ) 摘 要:开关磁阻电机驱动系统(SRD )的特点决定了其非常适合于车辆负载。
针对电动自行车应用的特点,介绍了基于单片机AT mega8和G AL20V8器件的控制方案,由此可方便地实施开关磁阻电机的P WM 和APC 的复合控制,经济可靠,有广阔的应用前景。
关键词:开关磁阻电机;电动自行车;AT mega8;P WM 中图分类号:TP273;T M 341 文献标识码:A 文章编号:1004-7018(2006)05-0024-03Abstract:S witched reluctance drive (SRD )is suitable f or vehicle app licati on .According t o the characteristic of electric bi 2cycle,a ne w contr ol sche me based on m icr ocontr oller AT mega8and G AL20V8is intr oduced,which i m p le ments comp lex contr ol methods of P WM and APC of s witched reluctance mot or easily .It is econom ical and reliable .It is expected f or app licati on for such l ow power syste m.Keywords:s witched reluctance drive;electric bicycle;AT 2mega8;P WM1引 言随着社会文明的发展,科学的进步,人类物质文化生活水平的提高和环保、能源意识的增强,社会呼唤着一种无污染、噪声低、操作简单、速度适中的个人交通代步工具。
电动自行车驱动电机及其控制技术综述
电动自行车驱动电机及其控制技术综述1、概述电动车是一种安全、经济、清洁的绿色交通工具，不仅在能源、环境方面有其独特的优越性和竞争力，而且能够更方便地采用现代控制技术实现其机电一体化的目标，因而具有广阔的发展前景。
现有电动车大致可以分为以下几个主要部分：蓄电池、电池管理、充电系统、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。
无论何种电动车的驱动系统，均具有基本相同的结构，都可以分成能源供给子系统、电气驱动子系统、机械传动子系统三部分，其中电气驱动子系统是电动车的心脏，主要包括电动机、功率电子元器件及控制部分。
其中，电动车驱动系统均具有相同或相似的功能模块。
2、电动车电气驱动系统比较电动机的类型对电气驱动系统以及电动车整体性能影响非常大，评价电动车的电气驱动系统实质上主要就是对不同电动机及其控制方式进行比较和分析。
目前正在应用或开发的电动车电动机主要有直流电动机、感应电动机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机四类。
由这四类电动机所组成的驱动系统，其总体比较如表所示。
下面分别对这几种电气驱动系统进行较为详细地分析和阐述。
2.1直流驱动系统直流电动机结构简单，具有优良的电磁转矩控制特性，所以直到20世纪80年代中期，它仍是国内外的主要研发对象。
而且，目前国内用于电动车的绝大多数是直流驱动系统。
但普通直流电动机的机械换向结构易产生电火花，不宜在多尘、潮湿、易燃易爆环境中使用，其换向器维护困难，很难向大容量、高速度发展。
此外，电火花产生的电磁干扰，对高度电子化的电动汽车来说将是致命的。
而且直流电动机价格高、体积和重量大。
随着控制理论和电力电子技术的发展，直流驱动系统与其它驱动系统相比，已大大处于劣势。
因此，目前国外各大公司研制的电动车电气驱动系统已逐渐淘汰了直流驱动系统。
2.2感应电动机驱动系统2.2.1感应电动机电动车感应电动机与一般感应电动机相比较具有以下特征：（1）稳定运行时，与一般感应电动机工况相似。
电动车的新型驱动系统—高效节能的开关磁阻电机驱动系统
电动车的新型驱动系统—高效节能的开关磁阻电机驱动系统吴建华;詹琼华
【期刊名称】《汽车电器》
【年(卷),期】1995(000)005
【摘要】开关磁阻电机驱动系统（ＳＲＤ系统）结构简单，工作可靠，具有灵活的可控性，在宽广的转速和功率范围内都有高输出和高效率。
作为一种新型可驱动系统，首先被用于电动车并显示了良好的前景。
在阐述了ＳＲＤ系统的工作原理和特性的基础上，介绍了ＳＲＤ系统在电动车的应用情况和动态。
【总页数】4页(P1-4)
【作者】吴建华;詹琼华
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】U469.72
【相关文献】
1.电动车用开关磁阻电机驱动系统多指标同步优化 [J], 朱曰莹;杨传甜;赵桂范;王大方
2.电动车用开关磁阻电机驱动系统转矩脉动优化设计 [J], 朱曰莹;杨传甜;徐海港
3.电动车用开关磁阻电机驱动系统 [J], 李明辉;徐少辉
4.开关磁阻电机驱动系统在电动车驱动控制中的多指标同步优化 [J], 韩敬贤
5.开关磁阻电机驱动系统在电动车驱动控制中的多指标同步优化 [J], 韩敬贤
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SRD开关磁阻电机驱动系统控制原理
半导体器件应用网
/news/192430.html SRD开关磁阻电机驱动系统控制原理【大比特导读】SRD开关磁阻电机调速系统(Switched Reluctance Driver,简称SRD)是磁电机自动化控制技术为基础的机电一体化产品。
它由开关磁阻电动机
与智能电机控制器(驱动器)两部分组成，是继直流电动机、交流异步电动机变频
驱动系统之后发展起来的新一代无极驱动系统。
系统概述
SRD开关磁阻电机调速系统(Switched Reluctance Driver,简称SRD)是磁电机自动化控
制技术为基础的机电一体化产品。
它由开关磁阻电动机与智能电机控制器(驱动器)两部分组成，是继直流电动机、交流异步电动机变频驱动系统之后发展起来的新一代无极驱动系统。
系统原理
半导体器件应用网
SRD开关磁阻电机驱动系统控制原理(如图1所示)。
电机内安装有位置传感器，控制器由功率电路和控制电路等单元组成。
工作状态下(如图3所示)，通过控制相绕组的电子开关S1、S2的工作状态，就可以改变电机的转向、转矩、转速、制动等工作状态。
工作时磁场示意图(如图4所示)
电机结构
SRD电机是定子、转子双凸极可变磁阻电机，定子、转子均由高性能冷轧硅钢片叠压而成，转子上既无绕组也无永磁体，定子极上绕有中绕组，如图2所示。
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D 驱动控制r i v e a n d c o n t r o l 微特电机 2006年第5期 电动自行车用经济型开关磁阻电动机驱动系统24 收稿日期:2005-11-03电动自行车用经济型开关磁阻电动机驱动系统周 涛,詹琼华,王双红(华中科技大学,湖北武汉430074)Econo m i ca l Sw itched Reluct ance D r i ve for Electr i c B i cycleZHOU Tao,ZHAN Q iong -hua,WAN G Shuang -hong(Huazhong University of Science &Technol ogy ,W uhan 430074,China ) 摘 要:开关磁阻电机驱动系统(SRD )的特点决定了其非常适合于车辆负载。
针对电动自行车应用的特点,介绍了基于单片机AT mega8和G AL20V8器件的控制方案,由此可方便地实施开关磁阻电机的P WM 和APC 的复合控制,经济可靠,有广阔的应用前景。
关键词:开关磁阻电机;电动自行车;AT mega8;P WM 中图分类号:TP273;T M 341 文献标识码:A 文章编号:1004-7018(2006)05-0024-03Abstract:S witched reluctance drive (SRD )is suitable f or vehicle app licati on .According t o the characteristic of electric bi 2cycle,a ne w contr ol sche me based on m icr ocontr oller AT mega8and G AL20V8is intr oduced,which i m p le ments comp lex contr ol methods of P WM and APC of s witched reluctance mot or easily .It is econom ical and reliable .It is expected f or app licati on for such l ow power syste m.Keywords:s witched reluctance drive;electric bicycle;AT 2mega8;P WM1引 言随着社会文明的发展,科学的进步,人类物质文化生活水平的提高和环保、能源意识的增强,社会呼唤着一种无污染、噪声低、操作简单、速度适中的个人交通代步工具。
电动自行车作为一种理想的代步工具,自20世纪90年代初以来随着电池性能的提高得到了迅猛的发展。
现有的电动自行车驱动电机主要是永磁直流电机,普遍存在以下问题:(1)电刷和换向器运行时易产生火花和碳粉阻塞而发生故障;(2)永磁材料使用一段时间以后会产生退磁现象。
开关磁阻电动机双凸极结构,无永磁,无电刷,无换向器,结构简单坚固,成本低廉,在宽广的调速和功率范围内都具有高输出和高效率[1～3],由此组成的开关磁阻电动机驱动系统(以下简称SRD )为国家863电动汽车重大专项优选方案之一,在电动车驱动中展现出强有力的竞争力。
SRD 在大功率的电动汽车已研制成功[4,5],在小功率的电动自行车的应用急待开发。
本文针对开关磁阻电动机的应用特点,介绍了基于单片机AT mega8+Gal20V8经济实用的控制方案,并进行了相关的设计研究。
2电动自行车正常行驶的转矩要求电动自行车在行驶过程中由电机输出转矩经传动系统传递给电动自行车驱动轮(前轮和后轮均可),则驱动轮所获得的转矩为:T d =j ηt T m式中:T d 为驱动力矩,j 为传动比,ηt 为传动效率,T m 为电机输出转矩。
则电动自行车的驱动力为:F d =T d D /2式中:D 为驱动轮直径,单位为m 。
电动自行车在行驶过程中会受到各种阻力,合称为电动自行车的行驶阻力,与自行车的驱动力相平衡,满足:F d =F zF z =F 1+F 2+F 3+F 4F 1=M f gcos θ=(m 1+m 2+m 3)f g co s θF 2=C d AV 2/21.25F 3=M gsin θ=(m 1+m 2+m 3)gsin θF 4=M a =(m 1+m 2+m 3)a式中:F z 为总阻力,F 1、F 2、F 3、F 4分别为滚动阻力、空气阻力、爬坡阻力与加速阻力,单位为N;M 为总质量,m 1、m 2、m 3分别为车架质量、电池质量与载重,单位为kg;f 为滚阻系数,取0.014;g 为重力加速度,g =9.8m /s 2;C d 为风阻系数,取0.6;A 为迎风面积,取0.55m 2;V 为电动自行车的相对速度,单位为k m /h;θ为爬坡度,单位为度;a 为加速度,单位为m /s 2。
若自行车车架质量m 1=30kg,轮径60.96c m ,电池质量m 2=10kg,以标准载重m 3=75kg,匀速行驶,则对应不同坡度情况下的阻力-速度曲线如图1所示。
微特电机 2006年第5期 D 驱动控制r i v e a n d c o n t r o l 电动自行车用经济型开关磁阻电动机驱动系统25 图1 匀速行驶时阻力-速度曲线若电动自行车由轮毂直接驱动,取j=1,ηt =1,有如下关系:T m =T d =F d ・(D /2)V =0.1885nD式中:n 为电机转速,单位为r/m in 。
相应的转矩-转速特性如图2所示。
图2 匀速行驶时电机转矩-转速特性由图1、图2可知,电动自行车在行驶的过程中,随着路况和行驶速度的变化负载变化大,因而要求驱动系统在宽广的速度和功率区间内保持高效率,同时要兼顾一定的动态性能,从而才能保证了电动自行车的整体性能。
3系统组成开关磁阻电机驱动系统(SRD )主要由开关磁阻电动机(SRM )、功率变换器、控制器、传感器四大部分组成[1],如图3所示。
针对现有的电动自行车的结构特点,采用轮毂直接驱动的方式,结构简单。
图3 SRD 系统结构图SR M 电机采用三相6/8极外转子低速电机,功率为200W ,额定电压36V,电机几何参数如表1所示。
表1 电机几何参数(三相6/8极)转子外径/m转子内径/m 轴径/m 转子轭厚/m 定子轭厚/m 气隙/m 定子极弧/(°)转子极弧/(°)0.1540.1120.020.0110.0230.00031819 功率拓扑采用常用的三相不对称半桥结构,运行可靠,控制灵活,便于在速度大范围变化时采取变角度控制,从而实现大的高效率区间和功率区间,也便于实现馈电功能。
开关管均采用低压等级的MOSFET,续流回路由快恢复二极管构成。
电流采用电阻取样的方式获得,位置传感与常用的光电编码器相同。
由此应用的电机参数:P N =200W ,U N =36V,电流按如下公式进行定额:I ^s =P NηE R U N式中:I ^s 为占空比为1/3的平顶波电流幅值,E R 为能量比率,η为驱动系统的效率。
取η=0.75,E R =0.6,则I ^s =12.35A,考虑一定的过载系数:I T =(1.5～2)I ^s =18.52～24.69A I VD =I T /3=10.69～14.26A 开关管和续流二极管的电压定额都按两倍的余量设计,即U T >2U N =72V U VD >2U N =72V 选用F A I RCH I L D 公司的F QP33N10(100V /33A )为开关管,FFPF30U60S (600V /30A /90ns )为快恢复二极管。
主控器件由AT ME L 公司的AVR 单片机AT 2mega8构成。
AT mega8是AT ME L 公司1997年推出的R I SC 结构的单片机,机器周期即是指令周期,具有1M I PS/MHz 的高速运行处理能力,最高处理速度为16M I PS 。
片内集成了Flash 8kB 、E 2PROM 512B 和SRAM 1kB 三种不同性能和用途的存储器,集成了拥有丰富的功能模块如10位A /D 、P WM 、捕获口I CP 、SP I 等等,但由于采用小引脚封装(为D I P28和T QFP32),所以价格同低档的单片机相当,性价比很高[6,7]。
4控制器结构及具体实现4.1控制策略开关磁阻电机的常用控制方案[1,2]:电流斩波控制(CCC )、电压P WM 控制,角度位置控制(APC )。
电流斩波控制的实现可以由软件实现,也可以由硬件实现。
软件实现需要处理器有快速的A /D 和处理能力,硬件实现需要有D /A 的支持,无论哪一种方案,都要付出昂贵的代价,对于小功率的电动自行车驱动系统,经济、可靠是其设计的重点,因而系统采用基于电压P WM 的控制方案。
经上述的讨论,电动自行车在运行的过程中负载变化比较大,电动自行车对功率输出和效率的要求不仅仅是额定运行点,而是要求电机在运行的过程中有较大的功率区间和高效率区间。
把电机在不同的运行工况下进行效率优化,得到一组(θon ,θoff ),D 驱动控制r i v e a n d c o n t r o l 微特电机 2006年第5期 电动自行车用经济型开关磁阻电动机驱动系统26 利用APC 控制实现,从而实现驱动系统的高性能。
4.2具体实现整个控制器由AT mega8和G AL20V8组成,单片机对来自各方面的信息进行综合处理,如图4所示。
G AL20V8对输出的控制信号进行逻辑综合,实现电动自行车调压调速的功能。
图4 主控器件的外围接口图三相位置信号P OS A 、P OS B 、P OS C 在G AL 里进行异或运算得P OS,单片机通过捕获口I CP 对位置P OS 的边沿进行采样,根据位置编码的对应关系(P OS C ～P OS A )在P D 口置相应的相导通信号(Ph C ～Ph A )。
I CP 口通过每次边沿的采样间隔获得位置信号P OS 的频率,从而得到电机运行的速度,它们的对应关系为f PO S =3×nN r60此采样间隔也为开关磁阻电机的位置定位提供了参考,为实现开关磁阻电机的APC 控制提供了基础。
调压调速P WM 的产生基于手柄信号(Handle )和助力信号(A ssist )的大小来决定P WM 的脉宽,具体实现由AT mega8的T/C1实现。
AT mega8的T/C1有产生P WM 的模块,不占用CP U 资源,可产生8位、9位和10位P WM ,相位和频率都可调,方便地实现调压调速功能。