一种基于arm的电动车用无刷直流电动机调速控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电动机调速控制领域，尤其涉及一种基于ARM的电动车用无刷直流电动机调速控制器。
【背景技术】
[0002]随着社会的不断进步，人们生活水平的提高，环境保护和能源节约问题已经越来越受到重视，开放“零污染”、高效率和能源来源广泛的绿色环保电动车已成为一个不可逆转的趋势。电动自行车作为一种新型绿色环保交通工具，具有无污染、低噪音、振动小、效率高、能耗低、安全、轻便、易维护等优点。这些优点使电动自行车成为了当前交通工具市场的一大亮点，加上其市场需求不断扩大，因此电动自行车的发展潜力是非常巨大的。
[0003]控制器是电动自行车的驱动系统，它是电动自行车的大脑。其主要作用是在保证电动自行车正常工作的前提下，提高电动机和蓄电池的效率、节省能源、保护电动机及蓄电池，以及降低电动自行车在受到破坏时的损伤程度。市场上常用的电动自行车无刷直流电动机控制器主要存在以下问题:
[0004](I)电动机噪音大，低速运行时振动比较明显。这主要是无刷电动机在换相过程中产生换相转矩引起的，因此如何采用合适的换相策略减小换相转矩，提高系统的性能是关键问题。
[0005](2)随着人们环保意识的加强，电动车辆普及化的呼声越来越高，小功率电动机的电动车辆已难以满足需求；此外，现有采用硬件电路或固定滤波时间的霍尔信号滤波方式，也无法满足电动车辆的大功率电动机由低速到高速全转速段的要求。。
[0006]针对以上问题，设计一种调速控制器，使其硬件结构更加简单、有效提高运算速率，并提高数据处理的稳定性，避免外界干扰，已成为本领域技术人员亟待解决的技术课题。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种基于ARM的电动车用无刷直流电动机调速控制器，有效提高无刷直流电动机调速控制器的稳定性、数据处理速度及其抗干扰能力。
[0008]根据本实用新型的一个方面，提供一种基于ARM的电动车用无刷直流电动机调速控制器，包括:
[0009]直流电源，适于提供系统工作所需的电能；
[0010]开关电路，开关电路由逆变器和驱动电路组成，适于系统回路的开断控制，选用三相桥式开关；
[0011 ] 无刷直流电动机，包括转子和定子，定子上安放有对称的三相分布式绕组，转子表面则由永久磁铁形成磁极，其结构采用外转子式结构，即带有永磁极的转子在外，嵌有绕组的定子在里，电动机运行时，外转子旋转，适用于电动车驱动；
[0012]转子位置检测部件，适于检测转子磁极位置，为功率开关控制电路提供正确的换相信息，其输出信号经过逻辑变换转成电信号后去控制开关管的通断，使电动机定子各相绕组按顺序导通，保证电动机连续工作；
[0013]ARM芯片，与三相桥式开关和无刷直流电动机转子位置检测信号相连接，其中ARM芯片内设有PWM信号发生器；
[0014]可选的，所述的开关电路中逆变器电路采用三项全波逆变器电路；
[0015]可选的，所述的转子位置检测部件采用无位置传感器实现；
[0016]所述PffM信号发生器，采用倍频型PffM调制方式，用于控制无刷直流电动机电枢电压，实现调速。
[0017]与现有技术相比，本实用新型采用上述技术方案，具有以下有益效果:
[0018]本实用新型针对现有的无刷直流电动机调速控制系统由复杂的软硬件模块组成的特点，提出基于ARM的无刷直流电动机调速控制器体系结构，根据其具有丰富的片上资源的特点和控制能力上的优势，引入了 PWM信号发生器等具体实施逻辑电路。和传统的调速控制器相比，硬件结构简化，具有较为简洁的接口电路和灵活的在线配置功能。能有效地提高运算速度，便于维护且稳定性得以提升；采用无位置传感器，省去了电动机内部容易损坏的霍尔传感器，有效的降低了外界环境的干扰，降低了生产成本提高电动机工作效率，增强了系统可靠性和电动机对环境的适应性。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型一个实施例中提供的无刷直流电动机的原理框图；
[0020]图2为本实用新型一个实施例中提供的无刷直流电动机的开关电路中逆变器电路图。
【具体实施方式】
[0021]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0022]根据本实用新型一个实施例，提供一种基于ARM的电动车用无刷直流电动机调速控制器，如图1所示，包括:
[0023]直流电源，适于提供系统工作所需的电能；
[0024]开关电路，开关电路由逆变器和驱动电路组成，适于系统回路的开断控制，选用三相桥式开关；
[0025]无刷直流电动机，包括转子和定子，定子上安放有对称的三相或多相分布式绕组，转子表面则由永久磁铁形成磁极，其结构采用外转子式结构，即带有永磁极的转子在外，嵌有绕组的定子在里，电动机运行时，外转子旋转，适用于电动车驱动；
[0026]转子位置检测部件，适于对电动机转子位置进行检测，其输出信号经过逻辑变换后去控制开关管的通断，使电动机定子各相绕组按顺序导通，保证电动机连续工作；
[0027]ARM芯片，与三相桥式开关和无刷直流电动机转子位置检测信号相连接，其中ARM芯片内设有PWM信号发生器；
[0028]可选的，所述的开关电路中逆变器电路采用三项全波逆变器电路；
[0029]可选的，所述的转子位置检测部件采用无位置传感器实现；
[0030]所述的PffM信号发生器用于控制无刷直流电动机电枢电压，实现调速。
[0031]直流无刷电动机为了实现无刷换相，首先要求把一般直流电动机的电枢绕组放在定子上，把永久磁钢放在转子上，这与传统直流永磁电动机的结构正好相反，而且还要由位置传感器、控制电路以及功率逻辑开关共同组成换相装置，使得直流无刷电动机在运行过程中由定子绕组所产生的磁场和转动中的转子磁钢产生的永久磁场，在空间中始终保持在120 °左右的电角度，从而产生转矩推动转子旋转。
[0032]电动机转动由无位置传感器感应到的电动机转子所在位置，决定开启或关闭逆变器中功率晶体管的顺序来控制，如图所示，逆变器中的功率晶体管使电流依序流经电动机线圈，产生顺向或逆向旋转磁场，并与转子磁铁产生的磁场相互作用，使电动机顺向或逆向转动。当电动机转子转动到光电式位置传感器，感应出另一组信号的位置时，控制部分又再开启下一组功率晶体管，如此循环，电动机就可以实现转动。
[0033]应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本实用新型的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本实用新型做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。
【主权项】
1.一种基于ARM的电动车用无刷直流电动机调速控制器，其特征在于:包括开关电路，开关电路由逆变器和驱动电路组成，适于系统回路的开断控制，选用三相桥式开关；无刷直流电动机，包括转子和定子，定子上安放有对称的三相分布式绕组，转子表面则由永久磁铁形成磁极，其结构采用外转子式结构，即带有永磁极的转子在外，嵌有绕组的定子在里，电动机运行时，外转子旋转，适用于电动车驱动；转子位置检测部件，适于对电动机转子位置进行检测，其输出信号经过逻辑变换后去控制开关管的通断，使电动机定子各相绕组按顺序导通，保证电动机连续工作；ARM芯片，与三相桥式开关和无刷直流电动机转子位置检测信号相连接，其中ARM芯片内设有PffM信号发生器。2.根据权利要求1所述的一种基于ARM的电动车用无刷直流电动机调速控制器，其特征在于:所述的开关电路中逆变器电路采用三相全波逆变器电路。3.根据权利要求1所述的一种基于ARM的电动车用无刷直流电动机调速控制器，其特征在于:所述的转子位置检测部件采用无位置传感器实现。
【专利摘要】一种基于ARM的电动车用无刷直流电动机调速控制器，包括直流电源，适于提供系统工作所需的电能；开关电路，由逆变器和驱动电路组成，选用三相桥式开关；无刷直流电动机，包括转子和定子，定子上安放有对称的三相分布式绕组，转子表面则由永久磁铁形成磁极，其结构采用外转子式结构，即带有永磁极的转子在外，嵌有绕组的定子在里，电动机运行时，外转子旋转，适用于电动车驱动；转子位置检测部件，适于对电动机转子位置进行检测，其输出信号经过逻辑变换后去控制开关管的通断，使电动机定子各相绕组按顺序导通，保证电动机连续工作；ARM芯片，与三相桥式开关和无刷直流电动机转子位置检测信号相连接，其中ARM芯片内设有PWM信号发生器。
【IPC分类】H02P7/29
【公开号】CN204794782
【申请号】CN201520301796
【发明人】袁学超, 陈孟元
【申请人】芜湖卓源自动化技术有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年5月11日