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電動自行車無E+E位置傳感器控制策略的研究
電動自行車作為一種綠色環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境因素都會對電機中的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動的電機不受以上環境中惡劣因素的影響,能極大提升電動自行車的綜合運行性能。所以在電動自行車領域,無E+E位置傳感器控制策略的研究具有重要意義。

電動自行車無E+E位置傳感器控制策略的研究
由于電力驅動具有節能環保以及方便快捷的優點,各類電動交通工具(包括電動自行車、電動輪椅、電動汽車、電力機車等)得到了越來越廣泛的應用。永磁無刷直流電機(BLDCM)憑借其結構簡單、運行效率高、調速性能好以及維護方便等一系列優點,成為電動車領域的主流驅動電機。傳統無刷直流電機驅動系統都需要安裝E+E位置傳感器以提供換相信號,但E+E位置傳感器會增加系統成本、尺寸和維護難度。在電動車領域中采用無E+E位置傳感器控制技術不僅可以省去E+E位置傳感器的費用,減小電機尺寸,節省空間,還可以簡化電動車系統復雜性,避免傳感器故障引起的換相錯誤,并使裝配和維護更加方便。針對無刷直流電機的無E+E位置傳感器控制策略的研究,前人已經做了大量的工作,取得了重大的成果。但是在電動自行車行業,無刷直流電機的無E+E位置傳感器控制技術,尚且不是很成熟,還有很大的提升空間。本文在現有的無E+E位置傳感器控制理論的基礎上,根據電動自行車特殊的控制要求和運行環境,進行無E+E位置傳感器控制策略的研究,設計了電動自行車無E+E位置傳感器控制器。本文根據無刷直流電機的控制原理,研究了電動自行車載無刷直流電機的數學模型。在分析了現有無刷直流電機的無E+E位置傳感器控制原理的基礎上,提出了一種基于反電動勢比較法的換相點捕捉方法,即通過比較相電壓來捕捉電機的換相點。該方法在不增加硬件復雜程度的前提下,提高了無刷直流電機換相的準確性,簡化了無E+E位置傳感器控制系統的控制結構。本文分析了無E+E位置傳感器控制策略傳統啟動方式的優缺點,在此基礎上提出了純軟件定頻升壓啟動法,并給出了具體的實現方案。該方法與傳統升壓升頻啟動方法相比,省略了預定位環節,避免了啟動時電機的反轉現象,提高了電機帶負載能力啟動的能力。并省略了傳統升壓升頻啟動中的硬件電路,降低了電機控制系統的復雜性,提高了電機運行的可靠性。本文搭建了電動自行車無刷直流電機的實驗平臺,進行了各種測試實驗,分析了實驗結果。并在整車上進行了無E+E位置傳感器控制系統驗證。

電動自行車無E+E位置傳感器控制策略的研究
實驗證明了,本文設計的基于反電動勢比較的換相點檢測電路可以成功捕捉無刷直流電機的換相點,能夠為控制核心提供準確的換相信號,從而使控制系統能成功驅動無刷直流電機工作;本文提出的純軟件定頻升壓啟動法,可以使電動自行車正常啟動。設計了低成本的、以HCS08單片機為核心的無刷直流電機無E+E位置傳感器控制系統的硬件系統,滿足電動車應用的需要。在Codewarrior集成開發環境下完成了整個無刷直流電機無E+E位置傳感器控制系統的軟件設計。實驗證明,所設計的軟硬件系統能完成無刷直流電機無E+E位置傳感器起動及運行控制功能,實現電動車用無刷直流電機的無E+E位置傳感器控制起動與運行。