无刷直流电机控制器及其在电动自行车上应用的研究

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1、广东工业大学硕士学位论文无刷直流电机控制器及其在电动自行车上应用的研究姓名：李胤昌申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：郑日荣20090525摘要近年来，随着人们生活水平和环保意识的提高，电动自行车得到了日益广泛的应用。传统的直流电机一直在电动自行车驱动系统中占据主导地位，但其依靠机械电刷和换向器换向，带来结构复杂和可靠性不高、噪音大等问题，迫使人们探索结构更简单、高效率、低噪音并且大容量的驱动电机。随着电力电子技术和微控制技术的迅猛发展而成熟起来的永磁无刷直流电机具有体积小、重量轻、效率高、噪音低、容量

2、大且可靠性高的特点，从而使其极有希望代替传统的直流电机成为电动自行车车用电机的主流。因此无刷直流电机控制器作为电动机控制系统的大脑，其研究价值和市场前景将非常可观。本论文提出了基于PICl6F72单片机为主控芯片的无刷直流电机控制器的设计方案。利用PIC单片机进行低成本、高智能无刷直流电动机控制系统的设计，能够简化系统结构、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。本文主要从以下四个方面进行了分析与研究：(1)详细分析了无刷直流电动机的工作原理，建立其数学模型，并针对电动自行车的控制需求，制定了系统的控制策略

3、，采用速度、电流双闭环控制；(2)以Microchip公司的PICI6F72芯片为控制核心，对电动自行车无刷直流控制系统进行硬件电路部分设计，主要包括控制电路、驱动电路和保护电路的设计，对硬件可靠性设计进行了分析与探讨。(3)在PICMATE2002开发环境下，对系统的软件部分程序进行设计。实现了电机的速度闭环控制；结合硬件结构设计了系统的欠压、过流和堵转保护。(4)完成了系统的硬件、软件调试，分析了实验结果，分析与总结了控制器的可靠性设计的相关问题。本课题设计的基于PIC单片机的无刷直流电动机控制器具有运行性能良好，

4、可靠性高、升级换代容易的优点，为后续的研究工作提供了一定的基础。广东工业大学硕士学位论文关键字：无刷直流电动机；电动自行车；PIC单片机；控制系统nAbstractRecentyears，withtheimprovementofpeople’Slivingstandardandtheconsciousnessofenvironmentalism，thereisanincreasingtrendtouseelectric-bicycleratherthanautobike．TheconventionalDCmotoral

5、waystakesupdominantstationindrivingsystem，butitreliesonthemechanicalcommutatorandbrush，whichresultincomplexstructure，limitedcapability，lowreliability，bignoise．Peoplemanagetodevelopsimplerstructure，morequiet，higherefficiencyandreliability，largercapabilitydrivingm

6、otor．Withthedevelopmentofthepower—electronicsandmicro-controltechnique，permanent-magnetBrushlessDCmotorwhichhassmallvolume，lightweight，highefficiency,lownoise，largecapabilityandreliabilityappearedandmatured，SOitishopefultobecomemainmotorappliedinelectric-bicycle

7、insteadofconventionalDCmotor．ThereforeBrushlessDCmotorcontrollerislikeabrainofthemotorcontrolsystem，anditsresearchvalueandthe。marketprospectswillbeverysubstantial．ThispaperpresentsacontrollerdesigntocontroltheBrushlessDCmotorbasedonthePIC16F72MCU．ThePICchipenabl

8、escost-effectivedesignofintelligentcontrollersforBrushlessDCmotorwhichcanfulfillmoreconditions，consistingoffewersystemcomponents，lowersystemcostandenhancingperformanc