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电动车 控制器 有关 资料

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张承煜陈德荣上海交通大学电气工程系 （!#）!#$%&$ %&()* +, -./01& 23 4+5+. 6+*5.+1 75&4890(60 -:&% +* ;!? 4(6.+6+*5.+11&.8( A.&*5&% (* 50( A:A&.BC5&4A0:(D& +* 50& 0:.%9:.& :.60(5&65/.& +, 50& 6+*5.+1 75&4 :*% 50& 6+*5.+1 5.:5&)7E()*+,%-#：;!?8FG23H8H3I摘要本文介绍了一种以;!?芯片为核心的无刷直流电机控制器的设计。主要包括控制系统硬件部分的主要构成、电机控制的策略以及软件编程技术。关键词：;!?， 无刷直流电机， 微控制器无刷直流电机 （FG23H） 具有调速性能好、 易于控制、 无换相火花和励磁损耗、 寿命长等诸多优点， 故其应用范围遍及各个领域。新型的;!?微控制器不仅具有很强的实时运算能力， 并且集成JKH模块， 只需加少量外围器件就能设计出有效的速度、 电流环， 从而实现电机的精确调速。./0122324.芯片功能简介;!?是;H(6.+&1&65.+*(6公司开发的一款通用的L位微控制器 （H3I） ， 是;字节的P$H，3JI频率可达LHRS。 片上外设方面它具有实时时钟、$T2、;JC模块等。其中包括!个位定时器， 各自可成为独立的JKH输出通道。同时;!?还具有强大的软件功能，它的P$H中有!L字节作为堆栈，摆脱了;系列子程序调用最多层的限制。还有U条基本指令，=种寻址模式， 特别的， 它还具有L-(5无符号乘法指令， 这在微控制器中很难得。2无刷直流电机控制器的硬件设计!E电动机工作原理无刷直流电机用永磁体制成转子，用定子绕组换相来代替电刷换相， 用霍尔元件传感转子位置信息。 内置电机的U个霍尔元件会实时的输出确定的U个电平信号来表征转子位置信息，H3I（;!?） 根据这U个电平信号， 查表得出将要切换的相位， 改变相应的输出状态。如图， 以逆时针旋转为例。假设转子此时的位置使查表所得的换相状态正好是图中箭头所指的方向，那么只需使HQ;管和导通， 其他关闭即可。然后随着位置信号的每一次变化，HQ;管V安装图左边的时序换相， 就能使定子绕组按照图右边的箭头方向， 按序号从V的产生出旋转磁场。电机也就进入了同步状态，转子将按照图中箭头V的顺序旋转起来。图转子逆时针旋转时定子绕组换相原理图!E!硬件实现图!系统硬件框图先来看一下系统框图，如图!，整个控制系统由U部分组成 ：;!?、CP!U、个HQ;管 组 成 的 开 关 矩 阵 。;!?通过从电机返回的U路霍尔信号判断出下一步的输出状态进而由CP!U驱动HQ;管换相， 同时将相关信息通过;JC口输出到G32显示。 由于该款控制器是用于电动自行车上用U伏蓄电池供电，故而对欠压和过流保护等提出了要求，即欠压保护：UWN； 限流保护：=$WBM$； 过载保护：M$（连续工作U分钟） 。CP!U是一块NV!N供电的门驱动芯片 （本试验用MN） ，通过内部的自举功能可以驱动三相全桥的六个HQ;管。它本身还具有一个比较器， 配上合适的电阻可以作为过流检测器使用。一旦过流， 高端和低端一共六路输出全部为并且从,:/15管脚输出一个低电平给;!?的脚告警（如图U） 。图U;!?外围接线图图U中：R;XBB!Y是输出到CP!U的高端U路驱动信号；G;XBB!Y是输出到CP!U的低端U路驱动信号。再看系统核心;!?， 其管脚中JF#VJF为;JC口;!? 单片机在电动自行车无刷直流电机控制中的应用;!?单片机在电动自行车无刷直流电机控制中的应用M工业控制计算机!#年$%卷第&期（上接第!#页）器准备好之后通过定时中断， 配合()控制器的发送中断来进行发送。 仍以电动机控制系统为例， 主控制器发出的指令到达电机控制系统之后， 电机控制系统马上进入接收中断， 及时响应主控制器发来的信息。而在定时器*+,中断到来时， 进行数据采样， 并将需要发送的刷新率为*+,的信息帧发送出去； 在定时器$-+,中断到来时， 将刷新率为.-+,的信息帧发出去。主控制器在进入接收中断服务子程序时，需对接收的信息帧进行分析、 判断， 若需要转发则立即转发。其本地数据的发送方式与其它节点相同，即在定时器中断到来时将相应刷新率的数据发出去。!结束语经过长时间的开发调试，我们在实验室开发的电动汽车()通信网络模型已可以正常运行。 高速、 低速两条()总线网络的设计， 既方便地实现了整个系统的数据共享， 又为有效的缓解整个总线的通信负担提供了一种可行的技术方案。该模型的成功实现， 为()总线在电动汽车上的实际应用做了有效的前期探索和尝试。参考文献.邬宽明/()总线原理和应用系统设计/北京： 北京航空航天出版社，.001!2(3( 45663 7-*$8-!-9.9!9&/ :;集成产品公司，!-$收稿日期：!-&/7/#接?2显示，A$为BC输出口，A%作为刹车信号输入，A&、A!、A-分别作为电机&相霍尔信号的输入端。口都具有(92功能，故用*作为速度信号采样，-做过流检测。$只用作普通输入口， 接上文说到的从DE!$&-传来的故障信号。(!F(%做1路换相信号接DE!$&-驱动CG4管， 其中(!F(#作为高端的&路CG4管开关信号必须先与BC输 出 做 “与 ” ，然后 经 反 相 再 接DE!$&-。 做 “与 ” 是 因 为43%!1!H$没有那么多BC输出口，而用通用输出口和BC做 “与” 就能实现&个BC输出口的功能。而对与低端的三个CG4管不必加以BC信号， 只需在如图$中的导通周期内使相应CG4管保持导通，反之保持关闭即可。同时，由于DE!$&-是负逻辑器件， 故而(*F(%输出时要逻辑取反。 由于高端&路驱动信号经与非门接DE!$&-， 所以(!F(#不用逻辑取反。本试验电路中使用$*-B9&1I直流无刷电机 （额定电流* F*/*(） ，I2用&1I铅 酸 电 池 产 生 ，CG4管 用431-)8-1?（1-I、1-(） ， 采样电阻取-/$!， 限制电流$*(。这样过流采样电压为$/*I。 另外， 在DE!$&-的0、$-、$脚上配置合适的电阻值使DE!$&-在电流达到$%(时输出J=KL信号。无刷直流电机控制器的软件设计程序流程图如图#整个软件的设计大致可以分为以下几个任务： 上电初始化、 换相、 调速、 显示及判断是否过流、 是否刹车。判断是否过流要用到(92， 而调速也要用到(92， 所以只能采取查询方式， 在主程序的每次循环开始检测， 一旦发现过流， 按照厂商要求不立即停机， 而是看此中情况 （$/*(MD采样M$/%(）是否持续&分钟。 是则停机， 不然恢复正常。如果电流N./%(， 则由于在DE!.&的0、.、.管脚已经接上反馈环，所以单片机.1脚会收到一个低电平信号， 可以由此触发一个中断停机。实际应用过程中，由于在各个子程序中换相子程序的实时性要求非常高， 特别是电机在高速运转时。 同时换相子程序又非常短小，故可以在显示和调速子程序中适当插入换相子程序以提高电机旋转的平稳性。换相子程序如下：GCCOPQLRL A2ES&S5$TTRU=5-TT5$TTPQLRL A2ES!S5$TQLRL A2ES-S5$-$(? 43$-E635$-$P(? 43$-$E635$TPQLRL A2ES-S5$(? 43$-E635$P(? 43$E635-TTPQLRL A2ES!S5-$TQLRL A2ES-S5-$(? 43-E635-$P(? 43-$（接下页）E635-$TPQLRL A2ES-S5-$(? 43-$-E635-$P(? 43-$E63这个子程序作用就是读取A口数据寄存器，判断A&、A!、A-的输入状态， 然后调用相关状态的设置子程序。由于一共有7中输入可能， 所以子程序从43-F43$共7个， 但是霍尔信号=、Q、V三相全为和全为.是异常情况， 所以这两个子程序中应做异常处理。图#程序流程图!结束语经过试验证明，用43%!1!H.控制的.*B的无刷