一種新型電動自行車控制器的研究.pdf

1、當今社會，環(huán)境污染問題日益突出，如何減少污染物排放，同時能源短缺現(xiàn)象越來越明顯，大力發(fā)展綠色交通成為一個重要的解決途徑。電動自行車適應時代潮流，以綠色無污染的電能為動力來源，輕巧的結(jié)構設計，伴隨高效穩(wěn)定的控制技術應用價格也能夠滿足居民的消費層次，已經(jīng)是廣大民眾外出選擇的首要代步工具，一經(jīng)投放市場就迅速得到普及。
　　電動自行車是在傳統(tǒng)人力腳蹬式帶動兩輪車的結(jié)構基礎上，通過調(diào)速調(diào)節(jié)電機的有效運轉(zhuǎn)速度帶動后輪或者前輪轉(zhuǎn)動。目前，電動自

2、行車使用的電機主要是有無電刷之分，近年來隨著技術的發(fā)展，由于不需要機械換向，使用壽命長，免維護，可靠性高，節(jié)能等很多優(yōu)點，無刷直流電機在電動自行車中的應用所占比重越來越大，電動自行車在性能上得到了很大的改善，但是突出問題是續(xù)航能力還需要有更大的提高。另外在低端市場，多數(shù)電機產(chǎn)品采用傳統(tǒng)的PWM驅(qū)動，雖然控制簡單成本低，但是避免不了轉(zhuǎn)矩脈動以及振動噪聲問題。采用空間矢量脈寬調(diào)制技術可以很好的解決這些問題，并且能夠提高電壓的利用率，本文在分

3、析了電動自行車驅(qū)動系統(tǒng)理論的基礎上，開發(fā)高效節(jié)能的電機控制系統(tǒng)。
　　首先描述了電動自行車國內(nèi)外從開始出現(xiàn)到慢慢普及的過程狀況、相關應用、重點是控制新技術的優(yōu)勢以及現(xiàn)在科研人員所努力的主要方向。針對無刷直流電機的基本機構做簡要描述，轉(zhuǎn)動原理進行細致分析，搭建電機數(shù)學模型，深入對電動自行車如何實現(xiàn)控制、控制策略做出分析。其次，熟悉其有關控制理論的空間矢量脈寬調(diào)制技術、矢量控制技術，實際運用的過程做出詳盡的描述和分析。借助MATLAB

4、/SIMULINK工具搭建模擬無刷直流電機矢量控制系統(tǒng)的模型，在此基礎設計了一款基于ST意法半導體公司生產(chǎn)STM32系列單片機電動自行車控制系統(tǒng)，完成了硬件的整體搭建、PCB繪制、制板和程序編寫、調(diào)試以及算法編程應用。選擇了霍爾傳感器檢測來達到位置檢測的目的，采用空間矢量脈寬調(diào)制技術，通過三相電流的檢測經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)換實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制達到調(diào)速的目的。最后，經(jīng)過對信號波形和實驗的結(jié)果的分析，驗證了一種性能優(yōu)良低成本的新型電動自行車控制系統(tǒng)的方案