一種新型電動(dòng)自行車控制器的研究.pdf

1、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(shí)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(gè)重要的解決途徑。電動(dòng)自行車適應(yīng)時(shí)代潮流，以綠色無污染的電能為動(dòng)力來源，輕巧的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，伴隨高效穩(wěn)定的控制技術(shù)應(yīng)用價(jià)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(dòng)自行車是在傳統(tǒng)人力腳蹬式帶動(dòng)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(dòng)后輪或者前輪轉(zhuǎn)動(dòng)。目前，電動(dòng)自

2、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(dòng)自行車中的應(yīng)用所占比重越來越大，電動(dòng)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(dòng)，雖然控制簡單成本低，但是避免不了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)以及振動(dòng)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

3、析了電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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

4、/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(jì)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(dòng)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(yàn)的結(jié)果的分析，驗(yàn)證了一種性能優(yōu)良低成本的新型電動(dòng)自行車控制系統(tǒng)的方案