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毕业设计
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电动自行车调速系统的设计

时间:2020/1/14 21:54:47   作者:未知   来源:网络文摘   阅读:3   评论:0
第一章 引言
    电动车的发展史比燃油汽车更长,世界上第一辆机动车就是电动车。后来,由于燃油汽车技术的迅速发展,而电动车在能源技术和行驶里程的研制上长期未能取得突破,从20世纪20年代初至60年代末,电动车的发展进入了一个沉寂期。进入70年代以来,由于中东石油危机的爆发以及人类对自然环境的日益关注,电动车才再度成为技术发展的热点。 
    近几十年来,主要工业化国家为电动车的开发投入了大量的人力和财力,电动车的各项相关技术也取得了重大的进展。尽管电动车在能源和行驶里程的研制方面,至今尚未取得突破性的进展,但是电动车的美好前景仍然激励着人们锲而不舍地开发新型电动车,改善其性能
    处于世纪之交的今天,能源和环境对人类的压力越来越大,要求尽快改善人类生存环境的呼声越来越高。为了适应这个发展趋势,世界各国的政府、学术界、工业界正在加大对电动车开发的投资力度,加快电动车的商品化步伐。虽然目前电动车在能源和行驶里程方面还未能尽如人意,但已足以满足人们的基本需要。从技术发展的角度来看,在走过了漫长而艰难的发展历程之后,电动车正面临着重大的技术突破,有望成为21世纪的重要交通工具。   
   现代电动车是融合了电力、电子、机械控制、材料科学以及化工技术等多种高新技术的综合产品。整体的运行性能、经济性等首先取决于电池系统和电机驱动控制系统。电动车的电机驱动系统一般由4个主要部分组成,即控制器、功率变换器、电动机及传感器。目前电动车中使用的电动机一般有直流电动机、感应电动机、开关磁阻电动机以及永磁无刷电动机等。
第二章 系统要求
2. 1 电动车对电动机的基本要求
电动车的运行,与一般的工业应用不同,非常复杂。因此,对驱动系统的要求是很高的。  
2.1.1 电动车用电动机应具有瞬时功率大,过载能力强、过载系数应为(3~4),加速性能好,使用寿命长的特点。 
2.1.2 电动车用电动机应具有宽广的调速范围,包括恒转矩区和恒功率区。在恒转矩区,要求低速运行时具有大转矩,以满足起动和爬坡的要求;在恒功率区,要求低转矩时具有高的速度,以满足车在平坦的路面能够高速行驶的要求。
2.1.3 电动车用电动机应能够在车减速时实现再生制动,将能量回收并反馈回蓄电池,使得电汽车具有最佳能量的利用率,这在内燃机的摩托车上是不能实现的。   
2.1.4 电动车用电动机应在整个运行范围内,具有高的效率,以提高1次充电的续驶里程。   
    另外还要求电动车用电动机可靠性好,能够在较恶劣的环境下长期工作,结构简单适应大批量生产,运行时噪声低,使用维修方便,价格便宜等。   
2.2 鉴于电动车对电动机的基本要求采用永磁无刷直流电动机 。  
2.2.1永磁无刷直流电动机的基本性能 。  
    永磁无刷直流电动机是一种高性能的电动机。它的最大特点就是具有直流电动机的外特性而没有刷组成的机械接触结构。加之,它采用永磁体转子,没有励磁损耗:发热的电枢绕组又装在外面的定子上,散热容易,因此,永磁无刷直流电动机没有换向火花,没有无线电干扰,寿命长,运行可靠,维修简便。此外,它的转速不受机械换向的限制,如果采用空气轴承或磁悬浮轴承,可以在每分钟高达几十万转运行。永磁无刷直流电动机机系统相比具有更高的能量密度和更高的效率,在电动车中有着很好的应用前景。  
2.2.2 永磁无刷直流电动机的控制系统 。  
    典型的永磁无刷直流电动机是一种准解耦矢量控制系统,由于永磁体只能产生固定幅值磁场,因而永磁无刷直流电动机系统非常适合于运行在恒转矩区域,一般采用电流滞环控制或电流反馈型SPWM法来完成。为进一步扩充转速,永磁无刷直流电动机也可以采用弱磁控制。弱磁控制的实质是使相电流相位角超前,提供直轴去磁磁势来削弱定子绕组中的磁链。   
2.2.3永磁无刷直流电动机的不足 。   
    永磁无刷直流电动机受到永磁材料工艺的影响和限制,使得永磁无刷直流电动机的功率范围较小,最大功率仅几十千瓦。永磁材料在受到振动、高温和过载电流作用时,其导磁性能可能会下降或发生退磁现象,将降低永磁电动机的性能,严重时还会损坏电动机,在使用中必须严格控制,使其不发生过载。永磁无刷直流电动机在恒功率模式下,操纵复杂,需要一套复杂的控制系统,从而使得永磁无刷直流电动机的驱动系统造价很高。
第三章 总体规划

    对于电动自行车控制系统设计主要有三个方面:一、控制电路的设计;二、传感器选择以及安放设计;三、显示电路的设计;四、程序设计。从总的方面来考虑,传感器的使用应该尽量减少单片机的信号处理量,但是又必须能使车行驶自如。控制电路要根据选用的电机和传感器来设计,主要考虑稳定性,抗干扰性。控制核心采用51单片机,控制系统与电路用光耦完全隔离以避免干扰。控制上采用分时复用技术,仅用一块单片机就实现了信号采集,电机控制和转速显示。如图3-1所示

电动自行车调速系统的设计

图 3-1
    电动自行车的基本原理是:由蓄电池提供电能,电动机驱动自行车。


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