本文關(guān)鍵詞：一種新型電動自行車控制器的研究

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【摘要】：當(dāng)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(yīng)時代潮流,以綠色無污染的電能為動力來源,輕巧的結(jié)構(gòu)設(shè)計,伴隨高效穩(wěn)定的控制技術(shù)應(yīng)用價格也能夠滿足居民的消費(fèi)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(gòu)基礎(chǔ)上,通過調(diào)速調(diào)節(jié)電機(jī)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)速度帶動后輪或者前輪轉(zhuǎn)動。目前,電動自行車使用的電機(jī)主要是有無電刷之分,近年來隨著技術(shù)的發(fā)展,由于不需要機(jī)械換向,使用壽命長,免維護(hù),可靠性高,節(jié)能等很多優(yōu)點(diǎn),無刷直流電機(jī)在電動自行車中的應(yīng)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(jī)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(shù)可以很好的解決這些問題,并且能夠提高電壓的利用率,本文在分析了電動自行車驅(qū)動系統(tǒng)理論的基礎(chǔ)上,開發(fā)高效節(jié)能的電機(jī)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(guān)應(yīng)用、重點(diǎn)是控制新技術(shù)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(jī)的基本機(jī)構(gòu)做簡要描述,轉(zhuǎn)動原理進(jìn)行細(xì)致分析,搭建電機(jī)數(shù)學(xué)模型,深入對電動自行車如何實(shí)現(xiàn)控制、控制策略做出分析。其次,熟悉其有關(guān)控制理論的空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)、矢量控制技術(shù),實(shí)際運(yùn)用的過程做出詳盡的描述和分析。借助MATLAB/SIMULINK工具搭建模擬無刷直流電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的模型,在此基礎(chǔ)設(shè)計了一款基于ST意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)STM32系列單片機(jī)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(yīng)用。選擇了霍爾傳感器檢測來達(dá)到位置檢測的目的,采用空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù),通過三相電流的檢測經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制達(dá)到調(diào)速的目的。最后,經(jīng)過對信號波形和實(shí)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)的方案的可行性,實(shí)現(xiàn)了本課題的設(shè)計要求。
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U484

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