電動(dòng)自行車無E+E位置傳感器控制策略的研究
電動(dòng)自行車作為一種綠色環(huán)保的短途交通工具越來越受到人們的青睞,市場保有量不斷增長。電動(dòng)自行車用于在戶外行駛,冬夏季巨大的溫差以及空氣中的粉塵等惡劣的環(huán)境因素都會(huì)對(duì)電機(jī)中的E+E位置傳感器造成不良的影響。無E+E位置傳感器控制策略驅(qū)動(dòng)的電機(jī)不受以上環(huán)境中惡劣因素的影響,能極大提升電動(dòng)自行車的綜合運(yùn)行性能。所以在電動(dòng)自行車領(lǐng)域,無E+E位置傳感器控制策略的研究具有重要意義。

電動(dòng)自行車無E+E位置傳感器控制策略的研究
由于電力驅(qū)動(dòng)具有節(jié)能環(huán)保以及方便快捷的優(yōu)點(diǎn),各類電動(dòng)交通工具(包括電動(dòng)自行車、電動(dòng)輪椅、電動(dòng)汽車、電力機(jī)車等)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。永磁無刷直流電機(jī)(BLDCM)憑借其結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行效率高、調(diào)速性能好以及維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn),成為電動(dòng)車領(lǐng)域的主流驅(qū)動(dòng)電機(jī)。傳統(tǒng)無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都需要安裝E+E位置傳感器以提供換相信號(hào),但E+E位置傳感器會(huì)增加系統(tǒng)成本、尺寸和維護(hù)難度。在電動(dòng)車領(lǐng)域中采用無E+E位置傳感器控制技術(shù)不僅可以省去E+E位置傳感器的費(fèi)用,減小電機(jī)尺寸,節(jié)省空間,還可以簡化電動(dòng)車系統(tǒng)復(fù)雜性,避免傳感器故障引起的換相錯(cuò)誤,并使裝配和維護(hù)更加方便。針對(duì)無刷直流電機(jī)的無E+E位置傳感器控制策略的研究,前人已經(jīng)做了大量的工作,取得了重大的成果。但是在電動(dòng)自行車行業(yè),無刷直流電機(jī)的無E+E位置傳感器控制技術(shù),尚且不是很成熟,還有很大的提升空間。本文在現(xiàn)有的無E+E位置傳感器控制理論的基礎(chǔ)上,根據(jù)電動(dòng)自行車特殊的控制要求和運(yùn)行環(huán)境,進(jìn)行無E+E位置傳感器控制策略的研究,設(shè)計(jì)了電動(dòng)自行車無E+E位置傳感器控制器。本文根據(jù)無刷直流電機(jī)的控制原理,研究了電動(dòng)自行車載無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。在分析了現(xiàn)有無刷直流電機(jī)的無E+E位置傳感器控制原理的基礎(chǔ)上,提出了一種基于反電動(dòng)勢比較法的換相點(diǎn)捕捉方法,即通過比較相電壓來捕捉電機(jī)的換相點(diǎn)。該方法在不增加硬件復(fù)雜程度的前提下,提高了無刷直流電機(jī)換相的準(zhǔn)確性,簡化了無E+E位置傳感器控制系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)。本文分析了無E+E位置傳感器控制策略傳統(tǒng)啟動(dòng)方式的優(yōu)缺點(diǎn),在此基礎(chǔ)上提出了純軟件定頻升壓啟動(dòng)法,并給出了具體的實(shí)現(xiàn)方案。該方法與傳統(tǒng)升壓升頻啟動(dòng)方法相比,省略了預(yù)定位環(huán)節(jié),避免了啟動(dòng)時(shí)電機(jī)的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象,提高了電機(jī)帶負(fù)載能力啟動(dòng)的能力。并省略了傳統(tǒng)升壓升頻啟動(dòng)中的硬件電路,降低了電機(jī)控制系統(tǒng)的復(fù)雜性,提高了電機(jī)運(yùn)行的可靠性。本文搭建了電動(dòng)自行車無刷直流電機(jī)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行了各種測試實(shí)驗(yàn),分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。并在整車上進(jìn)行了無E+E位置傳感器控制系統(tǒng)驗(yàn)證。

電動(dòng)自行車無E+E位置傳感器控制策略的研究
實(shí)驗(yàn)證明了,本文設(shè)計(jì)的基于反電動(dòng)勢比較的換相點(diǎn)檢測電路可以成功捕捉無刷直流電機(jī)的換相點(diǎn),能夠?yàn)榭刂坪诵奶峁?zhǔn)確的換相信號(hào),從而使控制系統(tǒng)能成功驅(qū)動(dòng)無刷直流電機(jī)工作;本文提出的純軟件定頻升壓啟動(dòng)法,可以使電動(dòng)自行車正常啟動(dòng)。設(shè)計(jì)了低成本的、以HCS08單片機(jī)為核心的無刷直流電機(jī)無E+E位置傳感器控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng),滿足電動(dòng)車應(yīng)用的需要。在Codewarrior集成開發(fā)環(huán)境下完成了整個(gè)無刷直流電機(jī)無E+E位置傳感器控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)證明,所設(shè)計(jì)的軟硬件系統(tǒng)能完成無刷直流電機(jī)無E+E位置傳感器起動(dòng)及運(yùn)行控制功能,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車用無刷直流電機(jī)的無E+E位置傳感器控制起動(dòng)與運(yùn)行。