电动代步车无位置传感器轮毂电机控制系统的研究与开发

摘要

为老年人及残疾人的生活通行提供方便的电动代步车产品，近年来受到极大的关注，其背景在于世界各国普遍出现的人口老龄化问题。对老年人及残疾人群体生活通行的照顾，是人类现代文明的体现，也是实现社会和谐的重要方面。因此开发结构简单、操作方便、安全可靠、性价比高的电动代步车具有重要的现实意义和市场前景。本文针对电动代步车的核心部件-轮毂电机控制器进行了研究，探讨了无位置传感器轮毂电机控制器的设计和实现方法。结合电动代步车的机械系统结构特点，采用控制成本较低、集成化程度较高的整体式控制方式，汲取现有电动代步车控制技术的开发经验，设计出性能安全稳定、操作方便灵敏的轮毂电机控制系统。其主要研究内容如下：
　　 ①由于无位置传感器轮毂电机在低速时，反电动势BEMF（Back Electromotive Force，BEMF）比较小不容易检测，本文采用了“三段式”起动方法，并对其转子定位、外同步加速和外同步到自同步的转换进行了比较深入的分析。
　　 ②详细分析了“反电动势法”控制技术，深入研究了端电压过零点检测方法，结合该控制系统不仅设计了端电压过零点检测电路，而且分析了检测电路滤波环节导致的转子位置误差，并在软件中对其进行补偿。
　　 ③设计开发了基于dsPIC30F的无位置传感器轮毂电机控制系统的各功能模块电路，包括：电源模块电路、轮毂电机功率逆变模块电路、轮毂电机功率驱动模块电路、反电动势过零点检测模块电路、电机保护模块电路、转角传感器接口电路、按键及液晶模块电路等，同时介绍了PCB设计中的抗干扰技术。
　　 ④采用比例-积分-微分(Proportional-Integral-Derivative，PID)算法对控制系统进行了优化，基于其软件集成开发环境MPLAB IDE、编程工具C30和在线仿真器MCD2，完成了无位置传感器轮毂电机控制系统软件编程，并进行了多次调试试验。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

2 电动代步车电子控制系统的设计分析

3 控制系统硬件设计及实现

4 控制系统软件设计及实现

5 电动代步车电子控制系统的试验调试

6 全文总结与展望

致谢

参考文献

附录