免费毕业论文-动车无刷直流电动机控制设计(2)
2013-05-07 18:16
导读：20 3.1单片机选择20 3.1.1单片机选择依据20 3.1.2 PIC单片机特点20 3.1.3 PIC16F72单片机的功能特性21 3.1.4 PWM信号在PIC单片机中的处理22 3.2硬件组成22 3.3微控制器电
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3.1单片机选择 20
3.1.1单片机选择依据 20
3.1.2 PIC单片机特点 20
3.1.3 PIC16F72单片机的功能特性 21
3.1.4 PWM信号在PIC单片机中的处理 22
3.2硬件组成 22
3.3微控制器电路 24
3.4三相全桥逆变电路和驱动电路 27
3.4.1顶端、底端驱动电路 27
3.4.2电源电路 29
3.4.3振荡倍压电路 30
3.4.4硬件保护电路 30
3.5其他 31
3.5.1蓄电池检测方案 31
3.5.2助力信号检测方案 31
3.5.3电动自行车面板显示电路 32
4 第四章 系统软件设计 33
4.1概述 33
4.2主程序 34
4.3中断 35
4.3.1单片机中断资源 35
4.3.2定时器资源分配 36
4.3.3 MOD键(INT中断)处理模块 36
4.4 A D转换 37
4.5 PWM(脉冲宽度调制) 38
4.6位置信号和驱动信号的对应关系 39
4.7欠压保护、过流保护和堵转保护 40
4.7.1欠压和过流保护功能 40
4.7.2堵转保护功能 40
4.8面板显示模块 41
4.9数字PI速度调节 41
4.9.1概述 41
4.9.2 PID基本原理 42
4.9.3位置型PID算法程序的设计 42
4.9.4数字PI速度调节器设计 43
4.10接线模式自识别方案 44
4.10.1接线模式自识别功能的作用 44
4.10.2接线模式自识别解决方案 44
4.11编程注意的问题 47
4.11.1数据存储体的选择 48
4.11.2二程序存储体的选择 48
第五章 系统调试与运行分析 51
5.1系统软、硬件部分调试 51
5.1.1系统硬件调试 51
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5.2控制器的可靠性 53
5.2.1影响控制器可靠性的因素 53
5.2.2 提高控制器可靠性的方案 53
5.3单片机系统可靠性设计 54
5.3.1接地技术 54
5.3.3抗电磁干扰技术 55
5.4实验结果分析与建议 55
5.4.1实验结果分析 55
5.4.2实验结论与建议 56
结 论 58
参考文献 59
附录A 控制器电路图 60
附录B 控制器电路板PCB图纸 61
附录C 控制器实物图 61
附录D 电动自行车和指示面板实物图 62
第一章 绪论
1.1无刷直流电机的现状
有刷直流电动机作为最早的电动机广泛应用于工农业生产的各个领域，由于其宽阔而平滑的优良调速性能，在需要调速的应用领域占有重要地位，但机械换向装置的存在，限制了其发展和应用范围。直流电动机的机械电刷和换向器因强迫性接触，造成其结构复杂、可靠性差、火花、噪声等一系列问题，影响了直流电动机的调速精度和性能。
科学技术的飞速发展，带来了半导体技术的飞跃，开关型晶体管的研制成功为创造新型的无刷直流电动机带来生机。1955年，美国人首次提出用晶体管换向线路代替机械换向装置，经过反复实验，人们终于找到了用位置传感器和电子换相线路来代替有刷直流电动机的机械换相装置， 出现了磁电耦合式、光电式及霍尔元件作为位置传感器的无刷直流电动机，以后人们发现电量波形和转子磁场的位置存在着一定的对应关系，因此又出现了通过观测电枢绕组中不同电量波形，监测转子位置的无位置传感器的电动机。
80年代初，无刷直流电机进入了实用阶段，方波和正弦波无刷直流电机先后研究成功。“无刷直流电机”的概念已由最初的具有电子换相器的直流电机发展到泛指一切具有传统直流电机外部特性的电子换相电机。现今，无刷直流电机集电机、变速机构、检测元件、控制软件和硬件于一体，形成为新一代的电动调速系统。
无刷直流电机具有最优越的调速性能，主要表现在:调速方便(可无级调速)，调速范围宽，低速性能好(启动转矩大，启动电流小)，运行平稳，噪音低，效率高，应用场合从工业到民用极其广泛。如电动自行车、电动汽车、电梯、抽油烟机、豆浆机、小型清污机、数控机床、机器人等等.由于无刷直流电机具有这些优点，因此在2004年的国际电机会议上提出了有刷电机将被无刷电机取代这一发展趋势。美、日、英、德在工业自动化领域中已经实现了以无刷直流电机代替有刷电动机的转换。
美国福特公司率先把无刷直流电机应用于汽车20世纪80年代以来，随着微机控制技术的快速发展，出现了各种称为无位置传感器控制技术的方法，是当代无刷直流电机控制研究的热点之一。各国知名半导体公司如Allegro,Philips,Micro Linear,Toshiba等，先后推出了许多无刷直流电机无传感器控制集成电路.
2004年12月我国电机制造业共1167家生产企业，全部从业人员388282人，资产972亿。我国生产的微特电机己经占世界60%以上，目前是全球最大的永磁体(生产无刷电机的主要原材料)生产供应基地，中国还将会成为全球最大的无刷电机生产国。随着汽车工业的快速发展，车用小功率电机的需求增长带动了以永磁无刷直流电机为主体的车用小功率电机的兴起，我国正在成为世界电动汽车制造业的主要供应商。
1.2电动自行车介绍和发展状况
(1) 电动自行车发展现状
目前在中国的石油消费中，
交通运输业用油增长最为迅速。大力发展电动自行车是缓解石油危机的重要途径之一。另外电动自行车具有环保的特点.为了解决燃油车对环境造成的严重污染问题和缓解日益突出的能源危机，许多
都在寻找替代燃油机车的交通工具。相继开发了以天然气、甲醇为燃料的交通工具，相比之下，电动车以零污染、高数率、低噪音的特点被认为是真正的“绿色”交通工具，而电动汽车受到机电、电池的限制，批量进入市场还有一定的难度，电动自行车却可以得到迅速的发展。由于电动自行车具有轻便省力、环保节能、价格适中的特点，因此己经成为很多出行者的交通工具之一。
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