电动自行车调速控制电路的设计

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1、电力拖动自动控制系统课设报告课设题目：电动自行车调速控制电路的设计小组成员：--目录摘要一、概述二、电动车电机的调速及电路设计（一）永磁无刷直流电机结构及基本工作原理（二）永磁无刷直流电机调速系统设计（三）驱动设计（四）无刷直流电机接线图--摘要电动车是一种安全、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。随着永磁材料和功率电子元器件的不断进步,永磁无刷直流电动机得到了快速的发展,它们被广泛地用于变速驱动、伺服驱动、

2、兵器、航空、航天和工业自动化等各个领域。因此,合理正确地设计永磁无刷直流电动机是一个越来越重要的课题。从本期起分期介绍无刷直流电动机的设计,主要有:无刷直流电动机的结构和工作原理,以及连接方式;分数槽绕组;磁路计算;电路系统的计算等内容。关键字：电动车、无刷直流电机、双闭环直流调速系统、控制器系统。一、概述人类与环境共存和全球经济的可持续发展使人们迫切希望寻求到一种既能代替人力又低排放和有效利用资源的交通工具，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，因此使用电动车无疑是一种

3、很有希望的方案。   　现代电动车是融合了电力、电子、机械控制、材料科学以及化工技术等多种高新技术的综合产品。整体的运行性能、经济性等首先取决于电池系统和电机驱动控制系统。电动车的电机驱动系统一般由4个主要部分组成，即控制器、功率变换器、电动机及传感器。目前电动车中使用的电动机一般有直流电动机、感应电动机、开关磁阻电动机以及永磁无刷电动机等。二、系统要求2. 1 电动车对电动机的基本要求 　电动车的运行，与一般的工业应用不同，非常复杂。因此，对驱动系统的要求是很高的。主要有如下几大方面：  1 电动车用电动机应具有瞬时功率

4、大，过载能力强、过载系数应为(3～4)，加速性能好，使用寿命长的特点。  --2　电动车用电动机应具有宽广的调速范围，包括恒转矩区和恒功率区。在恒转矩区，要求低速运行时具有大转矩，以满足起动和爬坡的要求；在恒功率区，要求低转矩时具有高的速度，以满足车在平坦的路面能够高速行驶的要求。3　电动车用电动机应能够在车减速时实现再生制动，将能量回收并反馈回蓄电池，使得电汽车具有最佳能量的利用率，这在内燃机的摩托车上是不能实现的。  4　电动车用电动机应在整个运行范围内，具有高的效率，以提高1次充电的续驶里程。   　另外还要求电动车

5、用电动机可靠性好，能够在较恶劣的环境下长期工作，结构简单适应大批量生产，运行时噪声低，使用维修方便，价格便宜等。  2.2鉴于电动车对电动机的基本要求采用永磁无刷直流电动机 。 2.2.1永磁无刷直流电动机的基本性能 。　永磁无刷直流电动机是一种高性能的电动机。它的最大特点就是具有直流电动机的外特性而没有刷组成的机械接触结构。加之，它采用永磁体转子，没有励磁损耗：发热的电枢绕组又装在外面的定子上，散热容易，因此，永磁无刷直流电动机没有换向火花，没有无线电干扰，寿命长，运行可靠，维修简便。此外，它的转速不受机械换向的限制，如

6、果采用空气轴承或磁悬浮轴承，可以在每分钟高达几十万转运行。永磁无刷直流电动机机系统相比具有更高的能量密度和更高的效率，在电动车中有着很好的应用前景。  2.2.2 永磁无刷直流电动机的控制系统 。典型的永磁无刷直流电动机是一种准解耦矢量控制系统，由于永磁体只能产生固定幅值磁场，因而永磁无刷直流电动机系统非常适合于运行在恒转矩区域，一般采用电流滞环控制或电流反馈型SPWM法来完成。为进一步扩充转速，永磁无刷直流电动机也可以采用弱磁控制。弱磁控制的实质是使相电流相位角超前，提供直轴去磁磁势来削弱定子绕组中的磁链。  2.2.3

7、永磁无刷直流电动机的不足 。 --永磁无刷直流电动机受到永磁材料工艺的影响和限制，使得永磁无刷直流电动机的功率范围较小，最大功率仅几十千瓦。永磁材料在受到振动、高温和过载电流作用时，其导磁性能可能会下降或发生退磁现象，将降低永磁电动机的性能，严重时还会损坏电动机，在使用中必须严格控制，使其不发生过载。永磁无刷直流电动机在恒功率模式下，操纵复杂，需要一套复杂的控制系统，从而使得永磁无刷直流电动机的驱动系统造价很高。三、电动车电机的调速控制系统及制动设计3.1无刷直流电机硬件设计逆变电路按其直流电源性质不同分为两种：电压型逆变

8、电路或电压源型逆变电路，电流型逆变电路或电流源型逆变电路。如下电压逆变电路：电压型逆变电路的特点(1)直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动(2)输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同(3)阻感负载时需提供无功。为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管如下电流型