电动自行车用无刷直流电动机数字控制器的研究与开发

论文摘要

由于燃油车辆尾气排放所造成的环境污染问题以及石油价格的持续上涨,研制节能环保型电动车辆作为新能源交通工具将具有深远意义。电动车辆最早是采用有刷直流电动机作为驱动电动机。在电子元器件和电子技术取得突破性进展之后,最有发展前途的还是无刷直流电动机。论文提出了基于DSP芯片TMS320F2812的电动自行车用无刷直流电动机的数字控制器研究与开发方案。利用DSP处理器开发的系统升级容易、扩展性、可维护性好;能够满足那些对系统性能和精度要求较高的场合,实现了简化系统结构、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的目标。本文主要从以下五个方面进行了分析与研究:(1)推导永磁无刷直流电动机的主要公式,建立其数学模型,根据其调速原理确定系统的控制策略及控制器芯片等;(2)基于Matlab/Simulink对无刷直流电动机控制系统进行系统级仿真,通过对仿真结果的分析,论证控制策略的合理性;(3)以TI公司DSP处理器TMS320F2812为核心,结合IR公司驱动芯片IR2130、功率开关管IRF2807,进行了系统硬件电路的设计;(4)基于DSP处理器的汇编与C语言混合编程模式,进行系统软件的程序编写;(5)进行了电机和控制器的实验测试,为其进一步实用化打下了基础。随着能源危机的加剧与环境污染的日益严重,研制新型节能环保车辆迫在眉睫,采用无刷直流电机驱动的新型电动自行车必然具有广阔的市场前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 无刷直流电动机的发展及现状
• 1.3 我国电动车研究现状与规模
• 1.4 无刷直流电机的技术特征及控制技术的现状
• 1.5 论文的主要研究内容与结构安排
• 1.6 本章小结
• 第二章 无刷直流电动机的工作原理与控制方案的确定
• 2.1 无刷直流电动机的工作原理
• 2.2 系统方案的确定
• 2.3 本章小结
• 第三章 无刷直流电机控制系统仿真分析
• 3.1 基于MATLAB/SIMULINK的BLDCM系统模型的建立
• 3.2 PID参数的选取
• 3.3 仿真结果
• 3.4 本章小结
• 第四章 电机控制系统的硬件电路设计
• 4.1 系统总体方案设计
• 4.2 电机专用控制芯片TMS320F2812介绍
• 4.3 驱动部分电路的设计
• 4.4 控制部分电路的设计
• 4.5 保护电路的设计
• 4.6 本章小结
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 系统软件总体方案
• 5.2 DSP程序设计
• 5.3 PID控制器的实现
• 5.4 软件抗干扰设计
• 5.5 程序总体整合与调试
• 5.6 本章小结
• 第六章 系统的调试与分析
• 6.1 系统的调试与分析
• 6.2 本章小结
• 第七章 后记
• 7.1 总结
• 7.2 今后的工作与展望
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表论文及科研工作情况
• 致谢