电动代步车轮毂电机驱动控制系统的设计与实现

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1、第6期（总第124期）机械管理开发2011年12月No.6（SUMNo.124）MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENTDec.2011电动代步车轮毂电机驱动控制系统的设计与实现瞿飞俊，舒红宇，陈齐平，方文强（重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆400030）ᅋေğᆌؓҐႨච੽ᦿ׈ࠏ׿৫౺׮ྍ྘׈׮սӚđၛdsPIC30F6010Aູᇶ॥ֆჭഡ࠹ః౺׮॥ᇅ༢๤đҐႨھDSCၘႵ၂ቆ׈ࠏ॥ᇅህႨଆॶѩࢲކఃൻԛбࢠଆॶӁളච׈ࠏ෮ླਆቆ೘ཌྷPWMྐđൌགྷቐႷ੽ᦿ׈ࠏሇ෎॥ᇅބPIDоߌھૼіđ൫טष྽ӱࡱೈა࠹ഡਫ਼׈ࡱ႗ݖ๙bࢫט౺׮॥ᇅ༢๤ିܔ

2、ॖौ௜໗ᄎྛđડቀྍ྘׈׮սӚ॥ᇅေ౰đဒᆣਔഈඍഡ࠹ٚمႵིྟބᆞಒྟbܱ࡯Սğ੽ᦿ׈ࠏĠdsPIC30F6010AĠ౺׮॥ᇅ༢๤ĠPIDᇏ๭щᅣ໓Ağ઒്ѓང໓72.469Uğোٳğ1003-773X（2011）06-0001-03ႄ࿽作区间，在每个工作区间内有特定的两相绕组通电。电动代步车是电动车发展主流背景下因应老龄化通过读取霍尔位置传感器的值，可得到一个3位编码社会等需要而出现的、方便老年人等生活通行的一种值，其范围从001到101，每个编码值代表了转子当前[1，2]新兴微型电动车,近年来逐渐受到人们的关注。目所处的区间，从而提供了需要对哪些绕组通电的信前，市

3、场上的电动代步车大多采用有刷直流电机作为息。图1为不同工作区间霍尔位置信号编码值和定子驱动电机，其控制简单，性能可靠。但其体积和重量均[4]绕组通电情况。较大，同时由于采用安装在电动机蜗轮蜗杆变速器中的接近开关实现转速测量，其控制精度低，不能实现连续平稳运行。采用双轮毂电机独立驱动能够显著降低重量，其结构简单、紧凑；利用霍尔信号所包含的电机转子位置和速度信息，能够大幅度提高传动效率以及电动代步车的整体性能与运行质量。但目前常用的电机驱动的单片机均只有4对独立的PWM模块。以微芯公司生产的dsPIC30F6010A为例，其有8路独立输出的电机控制专用PWM通道，由于产生一组

4、三相PWM信号会占用其中6个通道，故该DSC的专用PWM通道仅能驱๭ࠉغ໊ᇂྐщ઒ᆴࠣקሰಡቆ๙׈ඨ྽动控制一侧轮毂电机，因此需要结合其输出比较模块由轮毂电机的调速原理可知，要使电动机的转速产生另一组三相PWM信号以独立驱动控制左右轮毂可变，就必须在其通电绕组的两端加上可变电压，即改电机并进行电动机转速的PID闭环调节，从而达到优变加在绕组上的PWM信号的占空比。对于电动代步化控制策略，提高电动机转速控制精度，降低控制成车左侧轮毂电机，利用dsPIC30F6010A的电机控制专本，进而开发出高性价比的电动代步车的目的。用模块得到六路由OVDCON改写控制寄存器驱动的ࠎ

5、ႿET1*$'"੽ᦿ׈ࠏ౺׮॥ᇅაҩPWM输出，通过改变该模块中的PTPER时基周期寄෎ჰ৘存器以及PDC占空比寄存器的值更改PWM波的频率੽ᦿ׈ࠏ౺׮॥ᇅჰ৘和占空比；而对于右侧轮毂电机，则利用该芯片的输出为了实现无电刷换向，本文的轮毂电机在结构上比较模块生成六路由OCxCON输出比较控制寄存器驱与传统直流永磁电动机刚好相反，即电枢绕组在定子动的PWM输出，通过改变PRx周期寄存器与OCxR输上，而转子是永磁磁钢；其次，任意时刻需要根据转子出比较寄存器的值实现PWM波的频率和占空比的更位置信号为三相定子绕组中的两相通电，以使得电动机在运行过程中定子绕组

6、所产生的磁场和转子磁钢产改。为控制方便，本文采取对左右轮毂电机功率逆变生的永磁磁场在空间始终保持π/2左右的电角度，从电路下桥的功率管施加占空比可变的PWM信号。而保证电机不停的旋转[3]。੽ᦿ׈ࠏҩ෎ჰ৘该轮毂电机转子位置信号通过安放在其定子上的利用dsPIC30F6010A的输入捕捉(InputCapture，空间间隔为60°机械角度的三相霍尔位置传感器获IC)通道，将霍尔信号A对应的输入捕获引脚设置为双得。霍尔位置传感器的相位差为120°，根据不同时刻沿捕捉模式，将相邻跳变沿时间间隔存放于变量TM定子绕组的通电情况，将360°电角度平均分为6个工中，并在每个T

7、M开始时将定时器清零，以免计数器发൬۠ರ௹ğ2011-05-03Ġ修回日期：2011-08-13ቔᆀࡥࢺğᵾ٦म(1986-)đଳđᇗ౩೬௙ϞದđණൖđᇶေՖ൙చӚ׈ሰ॥ᇅ࠯ඌٚ૫࿹࣮b·1·第6期（总第124期）机械管理开发2011年12月[5]生溢出。如果对dsPIC30F6010A的机器时钟128MHz༢๤ೈࡱഡ࠹进行256分频，那么每个计数值代表2us。故有：电动代步车轮毂电机驱动控制系统的软件设计基TM=2×N.(1)于Microchip公司的MPLABIDE集成开发环境、C30编式中：N为霍尔信号A相邻跳变定时器