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-车辆工程专业论文.docxVIP

中文摘要 中文摘要 I I 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 本文详细分析了“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。 本文针对高性价比的电动代步车轮毂电机控制系统进行了大量研究工作，不 仅理论分析严谨充分，而且又有实际的应用背景，具有一定的工程参考价值，并 且拥有自主知识产权，为电动代步车产品的后续研究打下了较好的基础。 关键词：电动代步车，轮毂电机，无位置传感器，反电动势法，dsPIC30F ABSTRACT ABSTRACT PAGE PAGE IV ABSTRACT In the context of the worldwide population aging problem, electric scooter that facilitates the passage of life for elderly and disabled persons has got a great deal of concern in recent years. Caring for life of the elderly and disabled populations not only embodies modern civilization of mankind, but also is an important aspect of social harmony. Therefore, the development of simple structure, easy operation, safe-reliable and cost-effective electric scooter has an important practical significance and market prospects. This paper has studied the core component of electric scooter – in-wheel motor controller, and discussed methods of design and implementation. Integral control mode with lower cost was carried out by combination of structural characteristics of the mechanical system. Through drawing the development experience of existing control technology on electric scooter, the paper designed a safe, stable and easy-operating motor control system. The main contents ar