基于BLDCM的电动车用控制器的研究与设计

• 作 者: 杨红伟
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 电动自行车 ST7MC1K2单片机 无刷直流电机 控制器

近年来,随着人们生活的改善,机动车辆得到迅速发展,其排放的尾气已造成城市空气严重污染,一些城市相继制定法规限制摩托车和燃油助力车的使用来保护环境。于是发展绿色交通工具已成为一个重要的课题。电动自行车具有零排放、低噪声等优点,是真正的绿色环保轻型交通工具,它以节能、方便、快捷等特点被越来越多的人们所接受,成为大中城市公共交通的理想补充。而BLDCM(无刷直流电机)以其控制简单、可靠性高、输出转矩大等优点,被大量地用作电动自行车驱动电机。课题采用ST公司电机控制专用芯片ST7MC1K2作为控制器主控芯片,兼顾成本与性能要求,做了以下几方面的工作:首先,综述了电动自行车的发展趋势,以及BLDCM在电动自行车驱动领域得到广泛应用的原因,并探讨了有位置传感器和无位置传感器BLDCM的控制方法;其次,根据ST7MC单片机的特点设计了控制器的控制策略:采用反电势法检测电机转子位置信号;将电流检测设计成旁路电阻间接测流;对于速度的检测采用了“硬件软化”的思想,由检测到的电机转子位置信息计算得到;将调速系统设计为电流、速度双闭环控制,以保证调速的精度和响应速度;制定了电机“软起动”控制方案,使电动自行车在不同负载下都能自适应地平稳启动;再次,依据控制策略设计了控制器的软、硬件,并讨论了软件可靠性设计问题;最后,通过对控制器的调试运行,验证了电动自行车运行的可靠性,并对控制器的可靠性设计进行了详细的论述。结果表明:本课题设计的基于ST7MC单片机的电动自行车控制器不但具有运行性能良好,可靠性高的特点,而且实现了自适应启动,巡航等功能,为后续的研究工作提供了一定的基础。