电动小车中无刷直流电机的控制系统毕业设计

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1、电动小车中无刷直流电机的控制系统毕业设计目录摘要IVAbstractV目录VI2电动小车及电机的工作特点22.1电动小车的工作特点分析及电机选择22.2无刷直流电机的介绍、结构及工作原理22.2.1直流无刷电机的介绍22.2.2直流无刷电机的结构原理框图32.2.3直流无刷电机的控制原理32.3控制方案53控制系统设计63.1调节器选择及动态参数设计63.1.1电流调节器的设计63.1.2转速调节器的设计93.2位置检测113.2.1位置间接检测原理123.2.2位置检测电路133.3转速检测143.4转速调节器164系统电路图184.1PWM生成电路及电流调节器184.2综合逻辑电路204.

2、3驱动电路214.4各相导通信号产生电路244.5系统整体电路图254.6系统的工作原理275结论和展望28致谢29参考文献30附录31371绪论从1995年清华大学研制的第一台轻型电动车问世，到现在林林总总的电动车系列产品，过去的十五年中，中国电动小车事业从无到有，再发展成为目前全球最大的轻型电动车产业。短短十数载，已经成就了让全球仰慕的电动车产业规模，国人应当自豪！电动小车行业的发展，业内普遍认为已经历了三个发展阶段：初级阶段、初级生产规模化阶段、超速发展阶段。电动小车的初级阶段也被称作是电动小车的早期实验性生产阶段，时间大概是1995年到1999年。这个阶段主要是对电动小车的四大件，电机

3、、电池、充电器和控制器的关键技术摸索研究。初阶生产规模化阶段是电动小车规模化大生产在遇到几个发展大机遇后获得较快发展的阶段，时间在2000年到2004年。这个阶段随着关键技术方面的突破和电动小车性能的不断提升，让电动小车成为了摩托车和自行车的替代产品，而它的快捷、环保、方便和廉价，同时也激发了市场对它的消费需求。一些新的企业投资加入，进行较大市场规模运作，产能迅速扩展，并初步形成了行业内的江苏、浙江、天津为代表的三大产业聚集地。超速发展阶段是企业间激烈竞争大大刺激了技术进步和新技术扩散，全行业的技术水平大幅度提升，产业获得“井喷式”大发展的阶段，时间在2005年至今。技术进步主要体现在蓄电池寿

4、命和容量提高了35%，电机从单一的有刷有齿电机发展成为无刷高效电机为主流，寿命提高了5倍，效率提高了近30%，爬坡和载重能力提高约3.5倍。与此同时，制造成本也大幅度下降，价格功率下降到原来21%；在控制器系统和充电系统，技术水平也大幅提高。我国是世界公认的稀土资源大国和稀土产品的制造强国，得天独厚的资源优势特别是电机性能国际市场价格昂贵的BLDC（无刷直流永磁电机）系统在中国企业得到广泛应用在电池技术和电机技术方面都有了很大的进展，电动车专用铅酸电池在技术上的突破已经领先国际。372电动小车及电机的工作特点2.1电动小车的工作特点分析及电机选择电动小车的工作状态要求电机工作在频繁的启动、制动

5、过程，而且要求电机的启动和制动过程速度快。这样电机启、制动过程中会使电机电流过大，故在设计控制系统时要设计电机的过电流保护，以免使电机由于电流过大无法正常工作。由于电动小车的频繁的启动、制动，这样一定会产生过大的启动、制动电流，这样大的电流，对永磁体产生的去磁影响必须引起注意。特别在电机运行在负载温升时，随着工作温度的升高，这种去磁作用就越大。若对永磁体的厚度选取不当，这种去磁反应还将影响到永磁体的圆复线。在选择电动小车用永磁电机时，必须考虑二点：第一是电机最高工作温度。第二是起、制动时的电枢反应去磁作用[2]。根据电动小车的各种启动制动特点，设计的整个系统要求启动快、制动快，在不同的情况下，

6、分别运行在恒功率和恒转矩两种不同的运行方式下。本系统选用适当的电动小车，无刷电机选用SY-94ZWX02型号。电机的额定值为：2.2无刷直流电机的介绍、结构及工作原理2.2.1直流无刷电机的介绍无刷直流电机因为具有直流有刷电机的特性,同时也是频率变化的装置,所以又名直流变频,国际通用名词为BLDC.无刷直流电机的运转效率,低速转矩,转速精度等都比任何控制技术的变频器还要好。无刷直流电动机Brushless Direct Current Motor ,采用方波自控式永磁同步电机,以霍尔传感器取代碳刷换向器,以钕铁硼作为转子的永磁材料;产品性能超越传统直流电机的所有优点,同时又解决了直流电机碳刷滑

7、环的缺点,数字式控制,是当今最理想的调速电机。本产品具有高效率,高转矩,高精度的三高特点;同时具有体积小,重量轻,可做成各种体积形状,是当今最高效率的调速电机,与传统直流有刷电机比较,或与交流变频调速比较均有更好的性能。37无刷直流电动机由同步电动机和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。同步电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。而转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电