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大功率无刷直流电机控制器的研究

于波峰  
【摘要】:在当今社会,环境污染问题和能源短缺问题日益突显,而电动车的出现无疑是解决这些问题的一大法宝,并且还在很大的程度上缓解了石油资源危机和交通方面的压力。属于电动车范畴中的电动自行车、电动摩托车以及电瓶车近年来都有着突飞猛进的发展。最初有刷直流电机作为这类交通工具的动力系统,但是长时间工作后发现有刷直流电机存在很多缺陷。近几十年来随着永磁新材料、集成电路、电力电子技术和控制算法的发展,尤其是功率开关器件在驱动电路中的应用越来越成熟,无刷直流电机逐渐替代有刷直流电机,成为动力系统中的主导力量。无刷直流电机控制技术的优劣决定了电动车系统的安全性和稳定性。 大功率无刷直流电机的控制系统的控制对象为无刷直流电机。文中首先介绍了无刷直流电机的结构和工作原理经过对比后发现它比有刷直流电机更适合作为动力系统,并对其建立微分方程和传递函数模型,从理论上熟悉无刷直流电机的工作特性。其次,设计大功率无刷直流电机控制系统的整体结构和硬件电路。整体结构有助于全面了解控制器的功能和控制器的重点。硬件电路中的电源电路则是整个系统工作的前提,驱动电路是控制器的基础,电流采集电路保障了控制器的安全,而其他功能电路则体现了控制器的整体水平。如果说硬件是系统的骨架那么软件就是系统的血液。软件代码的好坏决定了控制系统的安全性和稳定性。要及时完成各子任务的响应,并且在出现故障时控制器有相应的保护能力。最后,生产的样品经过全面测试。包括测功机的整体数据测试、不同软件结构下的数据测试以及示波器对电流波形的采集。对得到的数据进行严格分析,对软件做进一步的修改以达到预期的目标。 根据实际测试和仿真得到的数据,证实了本课题所设计的控制器基本达到市面上成品的标准。在电流控制和系统效率上有很好的表现,并且带有EABS、自动巡航、静音启动、防盗报警等功能。


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