專利名稱：電動自行車控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于人類生活必需品技術(shù)領(lǐng)域，提出了一種基于以單片機 PIC16F72為核心的電動自行車用無刷直流電動機控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著社會的不斷進步，人們生活水平的提高，環(huán)境保護和能源節(jié)約問題 已經(jīng)越來越受到重視，開發(fā)“零污染”、高效率的綠色環(huán)保電動自行車代替已成為一個不可 逆轉(zhuǎn)的趨勢，且具有良好的發(fā)展前景。近年來，無刷直流電機(BLDCM)以其體積小，結(jié)構(gòu)簡 單，功率密度高，輸出轉(zhuǎn)矩大，動態(tài)性能好等特點而得到了廣泛應(yīng)用。在電機的數(shù)字調(diào)速控制中，選擇高效可靠的單片機將使控制系統(tǒng)的硬件電路簡單 可靠、軟件編制方便，系統(tǒng)整體性能得以提高。PIC系列單片機是采用精簡指令集RISC技術(shù)、哈佛總線和兩級指令流水線結(jié)構(gòu)的 高性能價格比的8位嵌入式控制器(EmbeddedController)。在此研究的電動自行車控制系 統(tǒng)是一個以PIC16F 2單片機為核心，無刷直流電機為控制對象的系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用電流 與速度環(huán)閉環(huán)控制的結(jié)構(gòu)，其中電流調(diào)節(jié)器用傳統(tǒng)的FI調(diào)節(jié)器，速度調(diào)節(jié)器為改進的PI調(diào) 節(jié)器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的電動自行車控制系統(tǒng)主要由以下幾部分組成以PIC16F ？ 2 單片機為主控電路，其主要功能是完成電機的起動、換相、調(diào)速、制動等控制并實現(xiàn)對電機、 電池的保護；以IR2132S為核心的驅(qū)動、逆變電路，其主要功能是利用IR2131S的自舉技術(shù) 驅(qū)動功率MOSFET管控制電機電流；位置信號處理電路、電流信號處理電路以及一些外圍保 護、輔助電路，其主要功能有完成對信號的采樣、對電路的供電、提供顯示信號、發(fā)出報警信 號等功能。PIC單片機的PWM輸出端口經(jīng)驅(qū)動芯片，驅(qū)動6個功率場效應(yīng)管，由其組成的三 相全橋驅(qū)動電路對電機進行控制，位置檢測和電流檢測形成負反饋，位置檢測的同時可以 計算出電機轉(zhuǎn)速參數(shù)，因此可以對電機進行位置環(huán)，速度環(huán)和電流環(huán)的三閉環(huán)控制。位置參 數(shù)由無刷直流電動機自帶的霍爾元件測出，并由PIC16F72的C端口進行捕捉定位，反饋的 電流量是通過檢測旁路電阻上的壓降實現(xiàn)的，由PIC自帶的A/D進行采樣、轉(zhuǎn)換。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細描述。實施例本發(fā)明實施例采用的PIC16F72單片機，內(nèi)部有2KB的FLASH程序存儲器 和128B的RAM數(shù)據(jù)存儲器；不僅采用精簡指令集RISC技術(shù)，而且還采用哈佛總線結(jié)構(gòu)，兩 級流水線操作，提高了指令執(zhí)行速度。此外它還具有22個I/O引腳，與電源掉電復位的功 能，內(nèi)置的外圍含3個定時器(TimerS(1-Timer2)、一個捕捉/比較/PWM(CCP)模塊和一個同 步串行通信端口 SSP。該系統(tǒng)利用PIC單片機此脈寬調(diào)制模塊輸出脈寬可調(diào)的信號，實現(xiàn)無 刷直流電機調(diào)速。本發(fā)明控制電路簡潔，器件少，成本低，保護措施可靠，提高了系統(tǒng)的控制精度。同 時本發(fā)明設(shè)計對無刷直就電機在其他領(lǐng)域的應(yīng)用有一定的幫助和借鑒，具有廣泛的現(xiàn)實意 義。該系統(tǒng)速度環(huán)采用改進型的PI調(diào)節(jié)器控制，且通過軟件運用算法測速，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速反饋， 既簡化電路又節(jié)省成本。
權(quán)利要求
一種基于以單片機PIC16F72為核心的電動自行車用無刷直流電動機控制系統(tǒng)，其特征是控制系統(tǒng)主要由以下幾部分組成以PIC16F？2單片機為主控電路，其主要功能是完成電機的起動、換相、調(diào)速、制動等控制并實現(xiàn)對電機、電池的保護；以IR2132S為核心的驅(qū)動、逆變電路，其主要功能是利用IR2131S的自舉技術(shù)驅(qū)動功率MOSFET管控制電機電流；位置信號處理電路、電流信號處理電路以及一些外圍保護、輔助電路，其主要功能有完成對信號的采樣、對電路的供電、提供顯示信號、發(fā)出報警信號等功能。PIC單片機的PWM輸出端口經(jīng)驅(qū)動芯片，驅(qū)動6個功率場效應(yīng)管，由其組成的三相全橋驅(qū)動電路對電機進行控制，位置檢測和電流檢測形成負反饋，位置檢測的同時可以計算出電機轉(zhuǎn)速參數(shù)，因此可以對電機進行位置環(huán)，速度環(huán)和電流環(huán)的三閉環(huán)控制。位置參數(shù)由無刷直流電動機自帶的霍爾元件測出，并由PIC16F72的C端口進行捕捉定位，反饋的電流量是通過檢測旁路電阻上的壓降實現(xiàn)的，由PIC自帶的A/D進行采樣、轉(zhuǎn)換。
全文摘要
本發(fā)明屬于人類生活必需品技術(shù)領(lǐng)域，提出了一種基于以單片機PIC16F72為核心的電動自行車用無刷直流電動機控制系統(tǒng)。由以下幾部分組成以PIC16F？2單片機為主控電路；以IR2132S為核心的驅(qū)動、逆變電路；位置信號處理電路、電流信號處理電路以及一些外圍保護、輔助電路。本發(fā)明控制電路簡潔，器件少，成本低，保護措施可靠，提高了系統(tǒng)的控制精度。同時本發(fā)明設(shè)計對無刷直就電機在其他領(lǐng)域的應(yīng)用有一定的幫助和借鑒，具有廣泛的現(xiàn)實意義。速度環(huán)采用改進型的PI調(diào)節(jié)器控制，且通過軟件運用算法測速，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速反饋，既簡化電路又節(jié)省成本。
文檔編號H02P6/24GK101986550SQ200910182148
公開日2011年3月16日 申請日期2009年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月28日
發(fā)明者陸偉 申請人:陸偉