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技术DOI103969JISSN10099492201206007基于单片机的电动车能量回馈控制策略分析张钦军东营职业学院,山东东营257091摘要为了提高电动车的电池能量利用率,在能量回馈制动基础上,成功实现了电池能量的制动回馈,大大提高了能量利用效率,该控制器的设计性能稳定,通过了载人爬坡、上坡重载的启动和制动实验。关键词电动车;单片机;控制器;能量回馈中图分类号U4823文献标识码A文章编号10099492201206002403BASEDONSINGLEMOTORELECTRICMOTORCARENERGYFEEDBACKCONTROLSTRATEGYANALYSISZHANGQINJANDONNINGVOCATIONALCOLLEGE,DONGYING257091,CHINAABSTRACTINORDERTOIMPROVETHEBATTERYELECTRICENERGYUTILIZATIONRATIO,BASEDONENERGYFEEDBACKBRAKING,THESUCCESSFULIMPLEMENTATIONOFTHEBATTERYENERGYBRAKINGFEEDBACK,GREATLYINCREASINGTHEENERGYUTILIZATIONEFFICIENCY,THECONTROLLERDESIGNHASSTABLEPERFORMANCE,THROUGHTHEMANNEDCLIMBINGUP,THEHEAVYSTARTANDBRAKEEXPERIMENT,THERESULTSSHOWTHATITISWORTHPOPULARIZINGKEYWORDSELECTRICCAR;SINGLECHIPMICR0COMPUTER;CONTROLLER;ENERGYFEEDBACK电动车无污染、无噪声、结构简单、使用方便、价格适中、而且不需驾驶执照和年检等,成为当今流行和普遍使用的民用车辆。目前,由于电池容量限制了电动自行车行驶里程,大大制约了电力机车和电动自行车的进一步发展F1。1。如何节约能源,提高电池容量、提高电动自行车出行距离,已成为电动自行车的发展关键,成为电动车进一步研究的课题。以控制系统为核心的电动车电气系统,不仅对电动车附件实施能量管理,而且接收信号,进行正确的电机控制操作。目前,大部分的电动车厂家生产的控制器电路原理基本相似,即分为有刷和无刷电机,采用脉冲宽度调制PWM方式调速,不仅主要控制芯片及周边设备不同,不同厂家的电路设计和技术水平也差异较大,从而使控制器功能和性能不同。为了提高电动自行车中电池的电能利用率,最有效的方法就是使用能源回馈制动。因此,本文介绍收稿日期20120218了一种实用的回馈制动能量的电动车控制器设计方法。1电动自行车的控制系统电动自行车的控制器由外围设备和单片机组成。实现周边设备系统的输入和输出功能的设备,是一个放大器、桥式开关电路、辅助SCM或专用集成电路,为一种完全控制过程装置。其中,单片机负责信号解码、锯齿波生成和脉冲宽度调制。在控制系统设计中,采用脉宽调制原理控制直流无刷电机速度。与此同时,应用再生制动技术、系统动态能量回馈给电池充电,以达到节约能源、提高利用效率的目的,原理如图1所示。整个系统的协调控制系统以PIC单片机为主,它包括电流环补偿调节、PI调节、流量控制改变、PWM脉宽调制信号等作用。驱动电路的主要PWM信号通过输出功率放大器和逻辑变换得到6条线路PWM信号,进而控制三相逆变桥。信号采集抽样检查,降低滤出噪声误差,通过输出扭矩进行控制作用。有2KXL4闪光程序存储器和多达14个中断源。同时,也有一个定时器和一个比较器。因为图1控制系统图2控制器硬件设计21PCB设计在PCB设计上,所有的芯片要考虑高温的影响。集成电路系统的操作可能导致PCB不稳定,甚至烧毁组件。可以采用两种方法处理一方面,在电路板条状部分钻散热孔,利用电路覆铜板冷却;而另一方面,顶部的芯片为铝制控制器,包装使热量散发到空气中。由于采用48V电池供电,在集成电路板铜线中不能有电流。为了解决这个问题,在半桥三功率管之间设置联系,而避免在电路板上走线。利用3根粗电线连接电池,除此之外,在电路板嵌入一根粗线,下半截的桥梁将功率管聚在一起。为了缩小控制器的尺寸,应尽可能多的将硬件电路的实现逻辑函数在原始软件中实现。22硬件结构考虑价格成本因素,控制器为PIC16F72芯片控制。需要说明的是,PIC16F72是种常见的PIC单片机,具有高RISC处理器性能,有35单字节指令。除了有双周期说明指示,所有单周期指令PIC16F72体积小、结构紧凑、功能齐全。因此,非常适合于汽车控制器,图2为控制器硬件系统结构。23驱动控制电路IPB100N08S2L驱动控制电路为管全桥控制电路。一半的桥到功率管基地单片机I,O输出,下半满足MEGA8桥功率管基地中的三个OC1A,OC1B,PWM电源插座。功率管开关模式有两个,因为第一个半桥功率管直接源头的电力三相绕组的原因,其电压不稳定,容易受到干扰。24转子检测电路三相无刷直流电机定子绕组满足的方法为三个霍尔位置传感器空间为6O。间距和120。电角。三相霍尔输出把三个主要单片机脚响应中断为脉冲触发,结合相应的周期查表确定道路。3能量回馈制动31限流电路用一块MEGA8单片机进行电路设计。当AIN0电压比负面的AIN1电压高,输出是0,而信号模拟比较器触发经过独立的中断,利用模拟比较器实现限流功能。直流电弧电路压力信号线AIN0结束,将得到的电压信号线AIN1结束。当直流电压信号电路比一个给定的电压信号高,设备中断,实现过流保护。32调速电路当控制电路接近直流信号电压信号时,通过RC低通滤波法和嵌入式输入到单片机PCOADC口,转换数字信号。在电机初始启动阶段,信号用于反映电机转速、速度等构成环控制。同时,利用转子传感器信号输出脉冲信号,测无刷直流电机的速度。位置传感器信号的脉冲频率方波,信号和电机三相反馈信号一起构成闭环控制电机转速。技术图2硬件结构图33能量回馈制动在发电条件下,使用该控制器控制主要电路半桥VTI、VT3、VT5功率管。半桥功率管VT2、VT4、VT6分别按一定的规则进行PWM控制。二极管等效电作为一个半晶闸管整流电路控制方式,在发电电动机工作的状态下,其电压要高于储存电能池。电机低转速,该控制器控制VT2、VT4和VT6,使其根据PWM工作产生泵电压。当泵的电压上升高于电池电压时,输出选择VT6传导VT1。在PWM脉宽调制一个脉冲周期的TPWM时期进行分析,设置传导时间。正常操作或能量回馈制动电流和电压波形,在每一个PWM周期,按霍尔位置检测信息,确定两个最大的反电势缠绕,并进行能量回馈系统动态控制。在PWM传导期间,电感线圈磁场能量储蓄,回路电流上升。在PWM关闭期间,绕组电感使电池放电,回路电流方向相反。因为充电电流脉冲的原因,相应的直流侧电容电能创建一个压力脉动,在这个过程中,通过选择合适的PWM可以提高斩波,从而实现能源的反馈。4结论从实践结果来看,这个控制系统真正实现了对实验样车的良好控制,操作方便,运行可靠。并且由于采用能量制动回馈的方法,提高了能源利用效率,实现了环保性与经济性的完美统一。软件分析及试验结果证明,这种单相锁相环能很好地跟踪单相电压基波相位,具有很强的抗谐波干扰能力。参考文献1祝亮,郭育华,汤坚基于FPGA的三相锁相环实现J电力电子技术,2005,3961261282张琛直流无刷电动机原理及应用M北京机械工业出版社20073冯劲

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