專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電動(dòng)自行車(chē)電機(jī)正弦波控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)自行車(chē)電機(jī)正弦波控制系統(tǒng)，用于電動(dòng)自行車(chē)中。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電動(dòng)自行車(chē)電機(jī)控制系統(tǒng)采用的是方波驅(qū)動(dòng)技術(shù)，對(duì)電機(jī)的三相電流不 進(jìn)行檢測(cè)，從而不是每個(gè)位置對(duì)電機(jī)的磁場(chǎng)進(jìn)行控制，而只是通過(guò)霍爾位置一周切換6次， 這樣容易造成電動(dòng)自行車(chē)電機(jī)噪音大，振動(dòng)大，耗電高的缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述缺點(diǎn)，而提供一 種設(shè)計(jì)合理、對(duì)電動(dòng)自行車(chē)電機(jī)控制效果好的一種電動(dòng)自行車(chē)電機(jī)正弦波控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種電動(dòng)自行車(chē)電機(jī)正弦波控制 系統(tǒng)，其特征在于包括電源模塊、單片機(jī)模塊、電流采樣模塊和驅(qū)動(dòng)模塊；電源模塊分別 與單片機(jī)模塊、電流采樣模塊和驅(qū)動(dòng)模塊電連接；驅(qū)動(dòng)模塊、電流采樣模塊、單片機(jī)模塊依 次電連接；單片機(jī)模塊還與驅(qū)動(dòng)模塊電連接。本實(shí)用新型所述的電流采樣模塊包括采樣電路，采樣電路包括跟隨器電路和同相 放大電路，跟隨器電路和同相放大電路電連接。本實(shí)用新型所述的驅(qū)動(dòng)模塊包括驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路包括上橋臂驅(qū)動(dòng)電路和下橋 臂驅(qū)動(dòng)電路，上橋臂驅(qū)動(dòng)電路和下橋臂驅(qū)動(dòng)電路連接。本實(shí)用新型所述的上橋臂驅(qū)動(dòng)電路由3個(gè)自舉電路組成。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果1、設(shè)計(jì)合理；2、實(shí)用新型對(duì) 電機(jī)的三相電流進(jìn)行檢測(cè)，時(shí)刻對(duì)當(dāng)前電機(jī)的位置和磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)不同的位置和不 同時(shí)刻的電機(jī)磁場(chǎng)，輸出不同的三相電機(jī)的PWM波，從而解決了對(duì)電機(jī)噪音大、振動(dòng)大、耗 電高的缺陷。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為電流采樣模塊采樣電路的電路原理圖。圖3為驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)電路的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖并通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例參見(jiàn)圖1 圖3，本實(shí)用新型包括電源模塊1、單片機(jī)模塊2、電流采樣模 塊3和驅(qū)動(dòng)模塊4。電源模塊1分別與單片機(jī)模塊2、電流采樣模塊3和驅(qū)動(dòng)模塊4電連接。驅(qū)動(dòng)模塊 4、電流采樣模塊3、單片機(jī)模塊2依次電連接，單片機(jī)模塊2還與驅(qū)動(dòng)模塊4電連接。[0015]驅(qū)動(dòng)模塊4與電機(jī)的三相電機(jī)系統(tǒng)10連接。電源模塊1給單片機(jī)模塊2、電流采 樣模塊3、驅(qū)動(dòng)模塊4提供電源。電流采樣模塊3對(duì)驅(qū)動(dòng)模塊4的輸出信號(hào)進(jìn)行電流采樣， 將信息反饋給單片機(jī)模塊2，單片機(jī)模塊2經(jīng)過(guò)算法計(jì)算后將控制信號(hào)輸出給驅(qū)動(dòng)模塊4， 完成整個(gè)閉環(huán)控制過(guò)程。電流采 樣模塊3包括采樣電路，采樣電路包括跟隨器電路5和同相放大電路6，跟 隨器電路5和同相放大電路6電連接。采樣電路由運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)差分采樣。第一電阻Rl和第二電阻R2分壓后通過(guò)跟 隨器電路5輸出一個(gè)固定電壓，此電壓一般為2. 5V。由于采樣信號(hào)sample存在負(fù)壓信號(hào)， 故通過(guò)第四電阻R4后與通過(guò)第三電阻R3的2. 5V信號(hào)疊加，使得同相放大電路6的放大 器正端的輸入信號(hào)范圍在0 5V之間，此信號(hào)幅值較小需進(jìn)行放大，故采用了同相放大電 路，R6/R5 為放大系數(shù)，同時(shí)需滿足 R5//R6=R3//R4，Uoneshunt= (1+R6/R5) X {UiR4XR3/ (R3+R4) + UiR4XR3/(R3+R4) }0驅(qū)動(dòng)模塊4中的驅(qū)動(dòng)電路由上橋臂驅(qū)動(dòng)電路7和下橋臂驅(qū)動(dòng)電路8構(gòu)成。上橋臂 驅(qū)動(dòng)電路7由3個(gè)自舉電路9組成。以U相作說(shuō)明，下橋臂信號(hào)由單片機(jī)模塊2的單片機(jī)控制，先置低，此時(shí)第四NPN 型三極管N4導(dǎo)通，第七PNP型三極管P7導(dǎo)通，第五NPN型三極管N5截止，第二 MOS管M2 導(dǎo)通；上橋臂信號(hào)由單片機(jī)模塊2的單片機(jī)控制，先置高，此時(shí)第一 NPN型三極管Ni、第一 PNP型三極管P1、第二 PNP型P2都截止，此時(shí)12V通過(guò)第一二極管D1、電容El與第二 MOS 管M2形成回路，對(duì)電容El進(jìn)行充電，此時(shí)完成了自舉電路的充電過(guò)程。當(dāng)上橋臂單片機(jī)信 號(hào)置低時(shí)，第一 NPN型三極管W、第一 PNP型三極管Pl導(dǎo)通，此時(shí)電容El開(kāi)始放電，通過(guò)第 二二極管D2、第九電阻R9驅(qū)動(dòng)第一 MOS管Ml。第八電阻R8為防止第一 MOS管Ml誤動(dòng)作 而設(shè)置的偏置電阻，第二 PNP型三極管P2是上橋臂MOS管截止時(shí)的柵極放電回路，下橋臂 單片機(jī)信號(hào)置高時(shí)第四NPN型三極管N4、第七PNP型三極管P7截止，第五NPN型三極管N5 導(dǎo)通，第二 MOS管M2截止。由于上下橋臂不能同時(shí)導(dǎo)通，否則會(huì)出現(xiàn)MOS管擊穿，故單片機(jī) 驅(qū)動(dòng)信號(hào)在工作時(shí)需增加死區(qū)時(shí)間以避免瞬間導(dǎo)通，死區(qū)時(shí)間是指此時(shí)上下橋臂MOS柵極 驅(qū)動(dòng)信號(hào)都為低。計(jì)算過(guò)程第一 MOS管Ml和第二 MOS管M2、第三MOS管M3和第四MOS管M4、第五MOS管M5 和第六MOS管M6分別控制電機(jī)U、V、W的三相電壓輸出，電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端子檢測(cè)電機(jī)的 霍爾信號(hào)，霍爾信號(hào)輸入端子反饋U、V、W三相電流。當(dāng)?shù)谝?MOS管Ml和第二 MOS管M2、第三MOS管M3和第四MOS管M4、第五MOS管 M5和第六MOS管M6輸出PWM波，根據(jù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端子的電機(jī)霍爾信號(hào)來(lái)和電機(jī)的 轉(zhuǎn)速來(lái)計(jì)算電機(jī)的角度Q，Q(n) =Q(n-1) +wX t，把霍爾信號(hào)輸入端子中的U、V、W三相電流 Iu、Iv、Iw 根據(jù)電機(jī)磁場(chǎng)公式，Ia= Iu,，Ib= (Iv - Iw)/sqrt(3)，Id = Cos(Q) XId+ Sin(Q) XIb, Iq =-Sin(Q) XId + Cos (Q) X Iq,計(jì)算出電機(jī)磁場(chǎng)的D軸電流和Q軸電流。根據(jù)計(jì)算出來(lái)的D軸電流和零的偏差時(shí)，對(duì)D軸電壓進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速 和指令轉(zhuǎn)速速度存在偏差時(shí)，Q軸電流根據(jù)轉(zhuǎn)速偏差進(jìn)行對(duì)Vq進(jìn)行PI調(diào)節(jié)。根據(jù)計(jì)算公式Va= Cos (Q) XVd - Sin (Q) XVq ； Vb = Sin (Q) XVd+ Cos (Q) XVq ； Vu = Va ；Vv= -(Va- sqrt (3) X Vb)/2 ；Vw = -(Vu + Vv)算出 U、V、W三相電流的有效電壓。根據(jù)U、V、W的有效電 壓輸出相應(yīng)的占空比的PWM波。以上公式中各符號(hào)代表的意義均為本行業(yè)的規(guī)范叫法，本行業(yè)的技術(shù)人員均能明 白這些符號(hào)的意義，這里不再累述。計(jì)算由單片機(jī)模塊2進(jìn)行。
權(quán)利要求1.一種電動(dòng)自行車(chē)電機(jī)正弦波控制系統(tǒng)，其特征在于包括電源模塊、單片機(jī)模塊、電 流采樣模塊和驅(qū)動(dòng)模塊；電源模塊分別與單片機(jī)模塊、電流采樣模塊和驅(qū)動(dòng)模塊電連接； 驅(qū)動(dòng)模塊、電流采樣模塊、單片機(jī)模塊依次電連接；單片機(jī)模塊還與驅(qū)動(dòng)模塊電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車(chē)電機(jī)正弦波控制系統(tǒng)，其特征在于所述的電流 采樣模塊包括采樣電路，采樣電路包括跟隨器電路和同相放大電路，跟隨器電路和同相放 大電路電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車(chē)電機(jī)正弦波控制系統(tǒng)，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng) 模塊包括驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路包括上橋臂驅(qū)動(dòng)電路和下橋臂驅(qū)動(dòng)電路，上橋臂驅(qū)動(dòng)電路和 下橋臂驅(qū)動(dòng)電路連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動(dòng)自行車(chē)電機(jī)正弦波控制系統(tǒng)，其特征在于所述的上橋 臂驅(qū)動(dòng)電路由3個(gè)自舉電路組成。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)自行車(chē)電機(jī)正弦波控制系統(tǒng)，用于電動(dòng)自行車(chē)中。本實(shí)用新型包括電源模塊、單片機(jī)模塊、電流采樣模塊和驅(qū)動(dòng)模塊；電源模塊分別與單片機(jī)模塊、電流采樣模塊和驅(qū)動(dòng)模塊電連接；驅(qū)動(dòng)模塊、電流采樣模塊、單片機(jī)模塊依次電連接；單片機(jī)模塊還與驅(qū)動(dòng)模塊電連接。實(shí)用新型對(duì)電機(jī)的三相電流進(jìn)行檢測(cè)，時(shí)刻對(duì)當(dāng)前電機(jī)的位置和磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)不同的位置和不同時(shí)刻的電機(jī)磁場(chǎng)，輸出不同的三相電機(jī)的PWM波，從而解決了對(duì)電機(jī)噪音大、振動(dòng)大、耗電高的缺陷。
文檔編號(hào)H02P6/04GK201878076SQ20102059924
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月9日
發(fā)明者周淵, 武志強(qiáng) 申請(qǐng)人:杭州闊博科技有限公司