《开题报告华强》word版.doc

辽宁工业大学毕业设计（论文）开题报告 题目 电动汽车无刷直流轮毂电机控制器的设计 电子与信息工程 学院（系） 电子 专业 081 班学生姓名 华 强 学 号 080404019 指导教师 曹 洪 奎 开题日期：2012 年 3 月 17 日开 题 报 告一、毕业设计（论文）题目的来源、理论、应用或实际意义1、题 目：电动汽车无刷直流轮毂电机控制器的设计2、题目来源：生产实践3、意 义：随着汽车工业的飞速发展，称之为绿色环保汽车的电动汽车，因其具有零排放污染、节约石油资源等优点，越来越受到重视，并成为21世纪的重要交通工具。研究效率高、响应快、调速范围广、安全可靠的电动汽车驱动系统已成为必然。电动汽车的关键技术有四方面：电池技术、电机驱动及控制技术、电动汽车整车技术、能量管理技术。电机驱动及控制系统作为电动汽车驱动系统的核心部分，它的性能直接影响电动汽车的性能指标。本设计是针对电动汽车用无刷直流轮毂电机控制器的软硬件设计。永磁无刷直流电机(BLDCM)既具有交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便的特点,又具备直流电机良好的调速特性,现已广泛应用于各种调速场合。由于其体积小,转矩大,可靠性高,在工业中已得到广泛的应用。电动汽车的无刷直流轮毂电机控制器具有广泛的应用前景。二、题目主要内容及预期达到的目标1、题目的主要内容（1）设计题目基本内容：以单片机应用系统为控制核心，应用电力电子技术和电机控制技术，设计电动汽车直流无刷轮毂电机控制器。采用PWM调速方法，实现直流无刷轮毂电机的调速控制以及电子制动控制等功能。完成控制器的软、硬件设计。基本要求：系统的设计要求：绘制系统硬件原理图，编制软件；完成毕业设计说明书。主要技术参数要求：1) 电机参数：72V、2000W无刷直流电动机，换相角120度；2) 具有PWM无级调速、正反转、限流保护功能；3) 具有CAN总线通信功能，可通过CAN总线接收控制指令。 （注）开题报告要点：1、毕业设计（论文）题目的来源，理论或实际应用意义。2、题目主要内容及预期达到的目标。3、拟采用哪些方法及手段。4、完成题目所需要的实验或实习条件。5、完成题目的工作计划等。（开题报告不够用时可另附同格式A4纸）1开 题 报 告（2）设计方案系统组成框图如图 1所示。该控制系统主要由控制电路、DC/DC降压电路、霍尔位置传感器、电流检测电路、过流保护电路、隔离电路、驱动电路、功率逆变电路、直流永磁无刷电机以及CAN总线通信接口组成，整个系统具有体积小、结构简单紧凑、效率高、响应快等特点。CAN总线转自位子检测逆变电路BLDCM电池组电流检测电路6路PWMA/DI/O制动VDDI/OCAN隔离电路DC/DC降压过流保护驱动电路PIC16F877图1 系统组成原理框图控制电路：采用PIC16F877单片机作为控制器。与其他单片机（如51系列）相比，PIC16F877内部集成有PWM，A/D转换等，从而使控制系统硬件电路简单，软件编程方便。隔离电路：采用光电耦合器实现电气隔离。驱动电路和逆变电路：由IGBT智能功率模块直接构成三相全桥和驱动电路。智能功率模块已将IGBT与IGBT驱动电路的参数匹配成最优，并且带有可靠的自保护功能等优点，因此可以大大减少开发周期，提高可靠性，降低成本。DC/DC降压电路：由DC/DC降压模块将24V的直流电源转换成5v的单片机电源。制动系统：应用一个开关连接到中断引脚，当刹车时进入中断系统。电流检测电路：采用电流互感器。电流互感器的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。电机采用有位置传感器无刷直流电机。系统控制及数据处理由PIC16F877单片机完成 ,包括对电路检测电路的A/D转换， PWM信号的生成，制动中断程序的处理，转子位置检测，霍尔传感器的计数，及CAN总线等。基本过程：单片机通过霍尔传感器检测转子的位置，确定导通的IGBT，调速信号通过CAN总线经单片机处理后生成PWM信号加载到选择的IGBT上，再通过转子定位，进行换相。时钟电路由外接标准晶振提供。2、目标培养自己综合运用电子信息工程专业所学理论知识和技能，提高调查研究、查阅技术文献、资料、手册以及编写技术文献的能力，制定切实可行的整体方案。通过本课题的设计，目的在于达到综合训练对Protel软件及单片机的运用。最终达到硬件下载实现软件和硬件联合验证。2开 题 报 告三、拟采用哪些方法及手段1、 编写软件流程和软件程序并在MPLAB_IDE环境下编译调试2、 应用EDA软件设计硬件电路原理图四、完成题目所需要的实验或实习条件1、 通过网络及图书馆获取相关资料2、 自学相关科目的书籍3、 软件编译、调试及系统仿真平台五、完成题目的工作计划周 次任 务1查阅资料、文献对课题进行剖析，拟定实施方案。2深入实际进行调研，阅读文献资料，方案比较及抉择，3撰写开题报告，开题答辩。4选择核心电路的主要芯片。5硬件电路总体设计。6控制核心电路的设计，参数计算，元器件选择。7电机驱动电路的设计，参数计算，元器件选择。8保护电路和检测电路的设计。9总体软件流程图设计。10无刷直流电机驱动程序设计。11CAN总线通信程序设计。12总体软件设计，编程，调试。13整体硬件电路及软件的调试与仿真。14收集整理材料，撰写毕业设计（论文）初稿。15撰写毕业设计（论文）初稿、修改。16毕业设计（论文）定稿、排版、打印。17整理相关资料、文献，准备毕业答辩。3查阅资料、文献目录1 纪梁洲,杨向宇,龚晟. 多功能无刷直流电机驱动控制器的研制J.微电机，2011(2)，44卷（4期）：P64-672 尹衍辰，范瑜. 基于AT89C51的永磁无刷直流电机控制器的设计J.电机技术，2004，19卷（11期）：P56-59.3 陈颖中. 永磁无刷直流电机控制器设计J.电机工程，2000，17卷(4期)：P73-77.4 傅周兴，王秋妍，芦刚. 基于DSP的电动汽车轮毂电机控制器设计J.电机技术，2007,26卷（6期）：P70-73.5 谢渊斌. 电动汽车无刷直流电机驱动系统实时仿真J. 系统仿真学报，2003，15卷（4期）：P541-547.6 李胤昌，郑日荣. 基于PIC单片机的电动自行车控制系统设计J.现代电子技术，2009，32卷（8期）：P136-138.7 王力，葛轶，王玥. 低成本高可靠无刷直流电机控制系统J.水雷战与舰船防护，2007，15卷（2期）：P23-33.8 赵乾宏，张静远 ，兰士新. 基于PIC单片机的永磁无刷直流电机控制系统J. 微计算机信息，2005,21卷（12期）：P92-949 李乐, 李波. 带霍尔式位置传感器BLDCM控制器设计J.自动化技术与应用，2009，28卷（9期）:P293210 林邦怀. 基于PIC16F876 的直流无刷电机控制器的设计J.机械工程与自动化，2008，19卷（4期）：P137-141.11 林华亮，翟成瑞，甄国涌. PIC16F877实现CAN总线分布式数据采集系统J.航空计算技术，2004，34卷（4期）：P41-43.12 王晓明.电动机的单片机控制M. 3版. 北京：北京航空航天大学出版社，2011.13 王兆安，刘进军. 电力电子技术M.5版.北京：机械工业出版社，2009.14 王晓明，王玲. 电动机的DSP控制M. 2版. 北京： 北京航空航天大学出版社,2004.15 曹丙霞，赵艳华. Protel 99 SE原理图与PCB设计M.1版.北京:电子工业出版社,2007.16 Zhang Xiang jun， Chen Bo shi , Rodrigo HuertaA New Method for Reducing Commutation Torque Ripples in BLDC MotorsJJournal of Shanghai University，2001，vol.5（no.1）：P71-75.17 Jin-Huek Hur，Tae-Gu Lee，Sun-Ae Moon，Sang-Jae Lee，Hoseon Yoo，Seung-Jae Moon，Jae-Heon Lee. Thermal reliability analysis of a BLDC motor in a high-speed axial fan by the accelerated-life test and numerical methods J. Heat and Mass Transfer,2007:P1355-1369.4指导教师意见：(对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预测)该生对电动自行车控制器的设计查阅了大量相关的资料，对本毕业设计题目有较充分的理解，清楚地介绍了电动自行车无刷