一種基于arm的電動(dòng)車用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于ARM的電動(dòng)車用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們生活水平的提高，環(huán)境保護(hù)和能源節(jié)約問(wèn)題已經(jīng)越來(lái)越受到重視，開(kāi)放“零污染”、高效率和能源來(lái)源廣泛的綠色環(huán)保電動(dòng)車已成為一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。電動(dòng)自行車作為一種新型綠色環(huán)保交通工具，具有無(wú)污染、低噪音、振動(dòng)小、效率高、能耗低、安全、輕便、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)使電動(dòng)自行車成為了當(dāng)前交通工具市場(chǎng)的一大亮點(diǎn)，加上其市場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大，因此電動(dòng)自行車的發(fā)展?jié)摿κ欠浅＞薮蟮摹?br>[0003]控制器是電動(dòng)自行車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它是電動(dòng)自行車的大腦。其主要作用是在保證電動(dòng)自行車正常工作的前提下，提高電動(dòng)機(jī)和蓄電池的效率、節(jié)省能源、保護(hù)電動(dòng)機(jī)及蓄電池，以及降低電動(dòng)自行車在受到破壞時(shí)的損傷程度。市場(chǎng)上常用的電動(dòng)自行車無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制器主要存在以下問(wèn)題:
[0004](I)電動(dòng)機(jī)噪音大，低速運(yùn)行時(shí)振動(dòng)比較明顯。這主要是無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在換相過(guò)程中產(chǎn)生換相轉(zhuǎn)矩引起的，因此如何采用合適的換相策略減小換相轉(zhuǎn)矩，提高系統(tǒng)的性能是關(guān)鍵問(wèn)題。
[0005](2)隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，電動(dòng)車輛普及化的呼聲越來(lái)越高，小功率電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)車輛已難以滿足需求；此外，現(xiàn)有采用硬件電路或固定濾波時(shí)間的霍爾信號(hào)濾波方式，也無(wú)法滿足電動(dòng)車輛的大功率電動(dòng)機(jī)由低速到高速全轉(zhuǎn)速段的要求。。
[0006]針對(duì)以上問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種調(diào)速控制器，使其硬件結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、有效提高運(yùn)算速率，并提高數(shù)據(jù)處理的穩(wěn)定性，避免外界干擾，已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)課題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于ARM的電動(dòng)車用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制器，有效提高無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制器的穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)處理速度及其抗干擾能力。
[0008]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種基于ARM的電動(dòng)車用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制器，包括:
[0009]直流電源，適于提供系統(tǒng)工作所需的電能；
[0010]開(kāi)關(guān)電路，開(kāi)關(guān)電路由逆變器和驅(qū)動(dòng)電路組成，適于系統(tǒng)回路的開(kāi)斷控制，選用三相橋式開(kāi)關(guān)；
[0011 ] 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和定子，定子上安放有對(duì)稱的三相分布式繞組，轉(zhuǎn)子表面則由永久磁鐵形成磁極，其結(jié)構(gòu)采用外轉(zhuǎn)子式結(jié)構(gòu)，即帶有永磁極的轉(zhuǎn)子在外，嵌有繞組的定子在里，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，適用于電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)；
[0012]轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)部件，適于檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極位置，為功率開(kāi)關(guān)控制電路提供正確的換相信息，其輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)邏輯變換轉(zhuǎn)成電信號(hào)后去控制開(kāi)關(guān)管的通斷，使電動(dòng)機(jī)定子各相繞組按順序?qū)ǎＷC電動(dòng)機(jī)連續(xù)工作；
[0013]ARM芯片，與三相橋式開(kāi)關(guān)和無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)信號(hào)相連接，其中ARM芯片內(nèi)設(shè)有PWM信號(hào)發(fā)生器；
[0014]可選的，所述的開(kāi)關(guān)電路中逆變器電路采用三項(xiàng)全波逆變器電路；
[0015]可選的，所述的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)部件采用無(wú)位置傳感器實(shí)現(xiàn)；
[0016]所述PffM信號(hào)發(fā)生器，采用倍頻型PffM調(diào)制方式，用于控制無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)電樞電壓，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果:
[0018]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)由復(fù)雜的軟硬件模塊組成的特點(diǎn)，提出基于ARM的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制器體系結(jié)構(gòu)，根據(jù)其具有豐富的片上資源的特點(diǎn)和控制能力上的優(yōu)勢(shì)，引入了 PWM信號(hào)發(fā)生器等具體實(shí)施邏輯電路。和傳統(tǒng)的調(diào)速控制器相比，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，具有較為簡(jiǎn)潔的接口電路和靈活的在線配置功能。能有效地提高運(yùn)算速度，便于維護(hù)且穩(wěn)定性得以提升；采用無(wú)位置傳感器，省去了電動(dòng)機(jī)內(nèi)部容易損壞的霍爾傳感器，有效的降低了外界環(huán)境的干擾，降低了生產(chǎn)成本提高電動(dòng)機(jī)工作效率，增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性和電動(dòng)機(jī)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例中提供的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的原理框圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例中提供的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)電路中逆變器電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0022]根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例，提供一種基于ARM的電動(dòng)車用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制器，如圖1所示，包括:
[0023]直流電源，適于提供系統(tǒng)工作所需的電能；
[0024]開(kāi)關(guān)電路，開(kāi)關(guān)電路由逆變器和驅(qū)動(dòng)電路組成，適于系統(tǒng)回路的開(kāi)斷控制，選用三相橋式開(kāi)關(guān)；
[0025]無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和定子，定子上安放有對(duì)稱的三相或多相分布式繞組，轉(zhuǎn)子表面則由永久磁鐵形成磁極，其結(jié)構(gòu)采用外轉(zhuǎn)子式結(jié)構(gòu)，即帶有永磁極的轉(zhuǎn)子在外，嵌有繞組的定子在里，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，適用于電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)；
[0026]轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)部件，適于對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行檢測(cè)，其輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)邏輯變換后去控制開(kāi)關(guān)管的通斷，使電動(dòng)機(jī)定子各相繞組按順序?qū)ǎＷC電動(dòng)機(jī)連續(xù)工作；
[0027]ARM芯片，與三相橋式開(kāi)關(guān)和無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)信號(hào)相連接，其中ARM芯片內(nèi)設(shè)有PWM信號(hào)發(fā)生器；
[0028]可選的，所述的開(kāi)關(guān)電路中逆變器電路采用三項(xiàng)全波逆變器電路；
[0029]可選的，所述的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)部件采用無(wú)位置傳感器實(shí)現(xiàn)；
[0030]所述的PffM信號(hào)發(fā)生器用于控制無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)電樞電壓，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。
[0031]直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)為了實(shí)現(xiàn)無(wú)刷換相，首先要求把一般直流電動(dòng)機(jī)的電樞繞組放在定子上，把永久磁鋼放在轉(zhuǎn)子上，這與傳統(tǒng)直流永磁電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)正好相反，而且還要由位置傳感器、控制電路以及功率邏輯開(kāi)關(guān)共同組成換相裝置，使得直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中由定子繞組所產(chǎn)生的磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)動(dòng)中的轉(zhuǎn)子磁鋼產(chǎn)生的永久磁場(chǎng)，在空間中始終保持在120 °左右的電角度，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
[0032]電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)由無(wú)位置傳感器感應(yīng)到的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子所在位置，決定開(kāi)啟或關(guān)閉逆變器中功率晶體管的順序來(lái)控制，如圖所示，逆變器中的功率晶體管使電流依序流經(jīng)電動(dòng)機(jī)線圈，產(chǎn)生順向或逆向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，并與轉(zhuǎn)子磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用，使電動(dòng)機(jī)順向或逆向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)到光電式位置傳感器，感應(yīng)出另一組信號(hào)的位置時(shí)，控制部分又再開(kāi)啟下一組功率晶體管，如此循環(huán)，電動(dòng)機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0033]應(yīng)該注意到并理解，在不脫離后附的權(quán)利要求所要求的本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，能夠?qū)ι鲜鲈敿?xì)描述的本實(shí)用新型做出各種修改和改進(jìn)。因此，要求保護(hù)的技術(shù)方案的范圍不受所給出的任何特定示范教導(dǎo)的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于ARM的電動(dòng)車用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制器，其特征在于:包括開(kāi)關(guān)電路，開(kāi)關(guān)電路由逆變器和驅(qū)動(dòng)電路組成，適于系統(tǒng)回路的開(kāi)斷控制，選用三相橋式開(kāi)關(guān)；無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和定子，定子上安放有對(duì)稱的三相分布式繞組，轉(zhuǎn)子表面則由永久磁鐵形成磁極，其結(jié)構(gòu)采用外轉(zhuǎn)子式結(jié)構(gòu)，即帶有永磁極的轉(zhuǎn)子在外，嵌有繞組的定子在里，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，適用于電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)；轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)部件，適于對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行檢測(cè)，其輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)邏輯變換后去控制開(kāi)關(guān)管的通斷，使電動(dòng)機(jī)定子各相繞組按順序?qū)ǎＷC電動(dòng)機(jī)連續(xù)工作；ARM芯片，與三相橋式開(kāi)關(guān)和無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)信號(hào)相連接，其中ARM芯片內(nèi)設(shè)有PffM信號(hào)發(fā)生器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ARM的電動(dòng)車用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制器，其特征在于:所述的開(kāi)關(guān)電路中逆變器電路采用三相全波逆變器電路。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ARM的電動(dòng)車用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制器，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)部件采用無(wú)位置傳感器實(shí)現(xiàn)。
【專利摘要】一種基于ARM的電動(dòng)車用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制器，包括直流電源，適于提供系統(tǒng)工作所需的電能；開(kāi)關(guān)電路，由逆變器和驅(qū)動(dòng)電路組成，選用三相橋式開(kāi)關(guān)；無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和定子，定子上安放有對(duì)稱的三相分布式繞組，轉(zhuǎn)子表面則由永久磁鐵形成磁極，其結(jié)構(gòu)采用外轉(zhuǎn)子式結(jié)構(gòu)，即帶有永磁極的轉(zhuǎn)子在外，嵌有繞組的定子在里，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，適用于電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)；轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)部件，適于對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行檢測(cè)，其輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)邏輯變換后去控制開(kāi)關(guān)管的通斷，使電動(dòng)機(jī)定子各相繞組按順序?qū)?，保證電動(dòng)機(jī)連續(xù)工作；ARM芯片，與三相橋式開(kāi)關(guān)和無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)信號(hào)相連接，其中ARM芯片內(nèi)設(shè)有PWM信號(hào)發(fā)生器。
【IPC分類】H02P7/29
【公開(kāi)號(hào)】CN204794782
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520301796
【發(fā)明人】袁學(xué)超, 陳孟元
【申請(qǐng)人】蕪湖卓源自動(dòng)化技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年5月11日