永磁无刷直流电机在电动自行车上的应用

永磁无刷直流电机在电动自行车上的应用

一、永磁无刷直流电动机在电动自行车上的应用(论文文献综述)

高毓娇[1](2020)在《全工况范围内轮毂永磁无刷直流电机的电磁噪声研究》文中提出

张宇翔[2](2020)在《电动自行车用BLDCM优化设计及控制策略研究》文中提出随着社会的不断发展,交通工具也在发生日新月异的变化,大量汽车的产生导致二氧化硫以及二氧化碳过量排放,如何解决交通行业所带来的污染问题是当今的热门话题。电动自行车作为中国的一大特色交通工具,因为其使用的是清洁的电能,所以有效地抑制了交通污染问题。永磁无刷直流电机(Permanent magnet brushless DC motor)由于不易损坏,性能优越等特点成为电动自行车的主要电机,但是无刷直流电机(BLDCM)的研究由于起步晚的原因一直落后于发达国家,因此对BLDCM的研究具有重要的意义。针对电动自行车需要稳定爬坡以及在崎岖路面稳定行驶的特点,需要提高BLDCM的以下性能:(1)本体设计上不仅需要满足国家标准,还需要有较宽的恒功率调速以及满足高效率、低损耗的要求;(2)采用新的控制方式代替传统的比例积分控制(PI)和比例积分微分控制(PID),实现精准的速度跟踪性能和强鲁棒性能以应对爬坡时的突增负载问题。本文首先介绍了国内外BLDCM的研究状况,对BLDCM的基础结构进行说明,并构建出BLDCM的数学模型。接着,提出了实用型的目标设计法与传统的设计法相结合的理论对BLDCM的主要参数进行推导,设计出一台三相12/8极的BLDCM。借助有限元分析软件JMAG对电机进行电磁分析与研究,验证设计方法的合理性。最后,针对传统的PI、PID双闭环调速系统无法满足电动自行车行业越来越高的性能要求,设计出分数阶滑模控制器(Fractional Order Sliding Mode Controller)。该控制器不仅利用分数阶微积分(Fractional Order Calculus)的变化缓慢、记忆特性等特点构建出分数阶滑模面,还结合改进型分数阶趋近律进行控制律设计,使整个控制系统具有优秀的速度跟踪和强鲁棒特性。通过MATLAB中的Simulink分别对BLDCM的传统控制方式与分数阶滑模控制方式进行仿真,结果得出后进行对比,验证分数阶滑模控制方式可以使BLDCM控制系统具有强鲁棒性和优越的速度跟踪性能,最后搭建完整的实验平台验证了理论在实物控制中的可行性。

程欢欢[3](2020)在《电动滑板车中无刷直流电动机控制系统设计与应用》文中研究指明随着电机技术和控制技术的发展,电动滑板车也越来越受到人们的喜爱。电动滑板车要有起步响应快,运行平稳,爬坡性能好等特点。现在大多数的电动滑板车使用的驱动电机是有刷直流电机。有刷电机虽然价格便宜,但是其转换效率和输出功率低。电机和控制系统安装体积大。无刷直流电机是一个及电机与电力电子一体化的新型电机,无刷电动机系统是通过电机与辅助器共同作用下运行的,利用电力电子功率变换装置的特性代替传统的机械电刷进行转向的控制系统,这样无刷电动机的效率高,体积小,寿命长。但是其成本较高,控制性能较弱,因此设计一款性价比高、控制性能稳定的无刷直流电动机的控制系统,对电动滑板车的发展是需要的。本文主要以电动滑板车用轮毂式无刷直流电机作为控制对象,以R7F0C009单片机为控制电路,单片机采集比较电平及电机反馈信号,通过软件编程控制无刷直流电动机。以此建立无刷直流电机的控制系统。具体研究内容如下所示:(1)介绍了电动滑板车行业现状及其发展局势,分析对比了无刷直流电动机的的控制方式,具体阐述了无刷直流电动机无位置传感器的几种主要的控制技术和启动方式。(2)对无刷直流电动机的工作原理和数学模型进行分析,详细研究了基于端电压反电动势检测方法。由于反电动势法要求采用特殊的启动方式,从实现方式和硬件电路等方面对比,确定本设计控制系统的启动方式为三段式启动法。(3)为了实现上述无位置传感器的控制方法,需要搭建硬件实验平台。系统的硬件设计。主要阐述了六个模块的分析设计。以瑞萨单片机R7F0C009作为MCU控制,采集外部按键、调速和刹车手柄输入,以及来自输出端的反馈信号,控制逆变器电桥中MOSFET管的PWM波的占空比实现无刷电机的调速。(4)利用HEW:High-performance Embedded Workshop软件开发环境下,对无刷直流电动机的系统的启停程序、闭环运行程序、过零点程序、点阵显示程序、键盘程序等六大模块进行设计编程,之后进行程序调试直到满足条件。(5)建立了无刷直流电机控制系统的验证平台,测试控制系统的可行性。再将控制系统模块组装到滑板车上,进行整车运行测试,检验无刷直流电机控制系统应用的稳定性。最终测试表明,本次设计的控制系统能满足电动滑板车上的无刷直流电动机控制系统的设计要求,各项功能实时响应,正常实现,并且整车能长时间稳定运行。比较其他车型,启动性能、加速能力、爬坡能力以及续航能力都得到了提升,推广、应用价值高。

尹华[4](2019)在《电动摩托车用轮毂电机设计及优化研究》文中提出空气污染和能源短缺是人类面临的共同问题,开发节能、环保的电动车是解决该问题的有效办法之一。两轮交通工具中,电动摩托车管理法规完善,同时电动摩托车又具有车速高、加速性好、爬坡能力强等优点,非常便于人们中短距离出行,所以得到国家的认可和广泛应用。轮毂电机作为电动摩托车的驱动部件,其性能的好坏直接决定了电动摩托车的整体性能。所以,开发一款性能有优势、成本较低的轮毂电机非常有意义。本课题结合企业项目开发需要,根据现有电动摩托车轮毂电机性能需要,本文首先对现有电机尺寸结构、性能特点及整车布局进行确认分析,从电机设计角度分析,明确电机结构设计的尺寸范围。同时结合电动车轮毂电机的绕组形式和极槽配合分析,确认了本次电机采用极槽配合方案为48极54槽,并以此展开电机结构和电磁参数的详细设计。其次,利用电磁仿真软件ANSOFT的RMxprt模块,建立本次电机的电磁模型,从磁路的角度初步确认了电机电磁设计是合理的。同时,利用该软件自带的参数化分析模块,展开电机的参数优化设计,最后确认本次电机的优化电磁方案。再次,利用ANSOFT软件Maxwell 2D仿真模块,展开对优化方案电机的静态场和瞬态场进行仿真分析,验证电机的反电势、转矩、效率等输出特性等是否满足设计需求。同时,利用ANSYS软件温度仿真模块对优化电机温度场的耦合分析,初步确认了优化电机的温度场分布特性。最后,展开电机试作工艺检讨,明确了电机定、转子试作和生产环节的测试、生产的工艺要点;同时对试作电机展开测试确认,主要包括空载和负载输出特性测试、振动噪声测试和温度测试。通过测试和对比,最终确认了优化后的电机相比现有电机性能相当,同时成本有10%的降低,达到了预期研究开发的目的。

何鹏[5](2019)在《电动自行车用新型轮毂驱动系统设计开发》文中进行了进一步梳理我国是电动自行车使用大国,经过多年发展,车用驱动系统种类繁多、技术成熟。但是市场混乱,超标车屡屡出现。随着新的法律法规《电动自行车安全技术规范》出台,对市场做了严格的限定。因此研发一款满足法律法规的要求,可以实现更高功率密度、更小型化轻量化的新型轮毂驱动系统具有重大意义。本文将从理论计算和仿真分析两方面对新型轮毂驱动系统进行研究,采用场路结合法设计电机,采用有限元仿真法设计两级行星牵引减速轴承,从理论层面验证了设计结构的合理性。主要研究内容如下:(1)提出一款新型轮毂驱动系统构型。对比分析了现有电动自行车用轮毂驱动系统构型特点,结合电动自行车动力性能需求以及车身结构布局,提出了一种新型轮毂驱动系统构型。采用高速外转子电机驱动,并通过两级行星牵引减速轴承进行减速增扭,通过两级减速,提高电机设计转速,改进功率密度。完成电动自行车动力性分析,确定了电机和减速轴承的设计指标。(2)电机结构和电磁方案设计分析。针对确定的设计指标,通过磁路法对电机参数进行分析计算。首先分析了不同绕组方案以及不同极槽配比对电机的影响,选定12/10极槽配比和双层集中绕组进行设计。完成了永磁体的设计,分析选择了适合的永磁材料,确定了永磁体的结构布置和充磁方式,并通过参数化分析,确定永磁体尺寸。对气隙长度进行参数化设计,对气隙磁密波形作了优化分析。选取合适的齿轭磁密,计算出定子尺寸及定子内部槽的尺寸。分析计算了电机绕组匝数和反电动势。最后通过Ansoft Rmxprt磁路计算软件对以上设计的结果进行优化,反复调整参数以得到最优的结果。(3)在Maxwell 2D有限元仿真软件中对电机性能进行仿真分析。通过对静态磁场仿真,得到电机磁场分布和气隙磁密波形,通过仿真结果进一步对电机进行改进优化。分析空载启动和空载稳定运行性能,得到空载反电动势,计算电机齿槽转矩,并做了优化分析。分析电机负载启动以及额定负载工况下运行特性,得到电机的额定转速、额定转矩和额定功率,结果显示达到设计目的。对电机的损耗进行分析,计算出电机效率为93.6%。(4)完成两级行星牵引减速轴承的设计和仿真。结合电动自行车动力性指标及电机的输出性能,设计了两级行星牵引减速轴承的结构和尺寸。通过Workbench软件分析了减速轴承滚动体和外圈的最小壁厚,并通过仿真得到的变形量设计出装配后的最小过盈量。在此基础上设计出减速轴承的结构和详细尺寸,并对其进行了额定工况下的强度校核,分析了接触应力和弯曲应力,结果满足强度要求。最后对减速轴承进行模态分析,确定工作时系统不会产生共振现象。

李化影[6](2017)在《电动自行车用210轮毂电机优化设计的研究》文中认为伴随着人们物质生活水平的提高,人们对能源的需求量日益增长。能源的过度消耗引起气候变暖,环境污染加剧,使得绿色环保理念深入人心,开发研究具有绿色环保的电动自行车日益引起人们的重视。轮毂电机是电动自行车的核心部件,其性能对车辆的运行至关重要。目前市场上普遍使用的轮毂电机具有效率低、成本高、寿命短等缺点,因此迫切需要研究一种性能稳定、可靠性高、损耗低,且满足一些山丘地带骑行及部分市场客户需求的轮毂电机。本课题结合生产企业要求,对电动自行车满足爬坡、山地、丘陵等不同运行工况的要求,优化设计的一款210永磁轮毂电机。本文在详细分析了轮毂电机在不同运行工况下性能要求的基础上,对轮毂电机不同驱动方式和动力特性作了比较,确立了210永磁轮毂电机的驱动方案,接着通过对电机受力情况的分析,确立了相应的电机设计参数。并根据永磁电机学的设计理念,计算了电机的主要结构尺寸;采用单元电机的概念,通过对不同极槽配合方案和绕组方案的比较,确定了轮毂电机的初始电磁设计方案,并对电机进行RMxprt建模。然后,针对轮毂电机电磁设计变量多的特点,本文采用改进遗传算法进行优化,编写了Matlab算法程序,对比分析了优化前后的设计方案;并借助Ansoft有限元软件对优化后的电磁参数仿真,在Maxwell2D模型下,分析了轮毂电机静、瞬态场。为了提高210轮毂电机的运行稳定性和可靠性,本文从理论上研究了两种新的方法来抑制轮毂电机的齿槽转矩,一种是通过响应曲面法优化定子齿的辅助凹槽尺寸;一种是在永磁体形状不变的情况下,对永磁体进行不同材料的组合,并借助有限元法验证了这两种方法的正确性。最后,本文通过试验验证了210永磁轮毂电机设计方案的合理性。

祝龙[7](2017)在《基于永磁无刷直流电机的电动自行车控制器系统研究和设计》文中进行了进一步梳理我国地域辽阔,人口众多,随着科技的进步,高效率的出行方式越来越被人们所重视。传统的汽车消耗可再生资源,污染大气环境,发展环境友好型的新能源交通工具成为了当今社会迫切需要解决的一大问题,电动自行车的出现符合人们的期望。永磁无刷直流电机具有如下优点:使用的寿命长,噪声污染小,更高的转速调节范围和更高的能源使用效率。由于无刷直流电机具有如此多的优点,所以电动自行车大多采用无刷直流电机作为动力输出工具。本文对以STM8S903K3为主控器控制永磁无刷直流电机的电动自行车控制器系统设计做了深入的研究,详细介绍了其硬件设计的原理和各部分硬件电路的功能,并对软件部分和算法做了简要的介绍。本文所做的主要工作如下:一,首先分析了课题研究的背景和意义,接着对电动自行车控制器的发展和研究现状做了分析,并对当今社会电动自行车所用的几种动力电机做了介绍和比较分析,同时介绍了什么是永磁同步电机及其特点和工作原理。二,系统分析电动自行车控制所需要的各种技术模块,包括电源模块,功率模块,电流检测模块,无传感器位置检测模块,以及调速模块等。三,接着对以STM8S903K3为核心的控制电路进行详细的硬件设计分析,并对PID软件控制部分做了简要的介绍。四,对控制系统进行了实验以及测试,并对测试结果做了分析。本文所研究的电机控制器硬件电路,在实践中已经得到了充分的验证,并且已经在实际进行了应用,具有十分的可靠性和稳定性,并依据该硬件电路完成了对电动自行车电机加速,减速,及过电压过电流检测等多项测试指标,具有十分重要的实用价值和意义,对电动自行车进一步的研究打下了良好的基础。

李金荣[8](2016)在《一种新型电动自行车控制器的研究》文中研究说明当今社会,环境污染问题日益突出,如何减少污染物排放,同时能源短缺现象越来越明显,大力发展绿色交通成为一个重要的解决途径。电动自行车适应时代潮流,以绿色无污染的电能为动力来源,轻巧的结构设计,伴随高效稳定的控制技术应用价格也能够满足居民的消费层次,已经是广大民众外出选择的首要代步工具,一经投放市场就迅速得到普及。电动自行车是在传统人力脚蹬式带动两轮车的结构基础上,通过调速调节电机的有效运转速度带动后轮或者前轮转动。目前,电动自行车使用的电机主要是有无电刷之分,近年来随着技术的发展,由于不需要机械换向,使用寿命长,免维护,可靠性高,节能等很多优点,无刷直流电机在电动自行车中的应用所占比重越来越大,电动自行车在性能上得到了很大的改善,但是突出问题是续航能力还需要有更大的提高。另外在低端市场,多数电机产品采用传统的PWM驱动,虽然控制简单成本低,但是避免不了转矩脉动以及振动噪声问题。采用空间矢量脉宽调制技术可以很好的解决这些问题,并且能够提高电压的利用率,本文在分析了电动自行车驱动系统理论的基础上,开发高效节能的电机控制系统。首先描述了电动自行车国内外从开始出现到慢慢普及的过程状况、相关应用、重点是控制新技术的优势以及现在科研人员所努力的主要方向。针对无刷直流电机的基本机构做简要描述,转动原理进行细致分析,搭建电机数学模型,深入对电动自行车如何实现控制、控制策略做出分析。其次,熟悉其有关控制理论的空间矢量脉宽调制技术、矢量控制技术,实际运用的过程做出详尽的描述和分析。借助MATLAB/SIMULINK工具搭建模拟无刷直流电机矢量控制系统的模型,在此基础设计了一款基于ST意法半导体公司生产STM32系列单片机电动自行车控制系统,完成了硬件的整体搭建、PCB绘制、制板和程序编写、调试以及算法编程应用。选择了霍尔传感器检测来达到位置检测的目的,采用空间矢量脉宽调制技术,通过三相电流的检测经过一系列转换实现转矩控制达到调速的目的。最后,经过对信号波形和实验的结果的分析,验证了一种性能优良低成本的新型电动自行车控制系统的方案的可行性,实现了本课题的设计要求。

吕腾飞[9](2016)在《电动自行车无位置传感器控制策略的研究》文中研究说明电动自行车作为一种绿色环保的短途交通工具越来越受到人们的青睐,市场保有量不断增长。电动自行车用于在户外行驶,冬夏季巨大的温差以及空气中的粉尘等恶劣的环境因素都会对电机中的位置传感器造成不良的影响。无位置传感器控制策略驱动的电机不受以上环境中恶劣因素的影响,能极大提升电动自行车的综合运行性能。所以在电动自行车领域,无位置传感器控制策略的研究具有重要意义。针对无刷直流电机的无位置传感器控制策略的研究,前人已经做了大量的工作,取得了重大的成果。但是在电动自行车行业,无刷直流电机的无位置传感器控制技术,尚且不是很成熟,还有很大的提升空间。本文在现有的无位置传感器控制理论的基础上,根据电动自行车特殊的控制要求和运行环境,进行无位置传感器控制策略的研究,设计了电动自行车无位置传感器控制器。本文根据无刷直流电机的控制原理,研究了电动自行车载无刷直流电机的数学模型。在分析了现有无刷直流电机的无位置传感器控制原理的基础上,提出了一种基于反电动势比较法的换相点捕捉方法,即通过比较相电压来捕捉电机的换相点。该方法在不增加硬件复杂程度的前提下,提高了无刷直流电机换相的准确性,简化了无位置传感器控制系统的控制结构。本文分析了无位置传感器控制策略传统启动方式的优缺点,在此基础上提出了纯软件定频升压启动法,并给出了具体的实现方案。该方法与传统升压升频启动方法相比,省略了预定位环节,避免了启动时电机的反转现象,提高了电机带负载能力启动的能力。并省略了传统升压升频启动中的硬件电路,降低了电机控制系统的复杂性,提高了电机运行的可靠性。本文搭建了电动自行车无刷直流电机的实验平台,进行了各种测试实验,分析了实验结果。并在整车上进行了无位置传感器控制系统验证。实验证明了,本文设计的基于反电动势比较的换相点检测电路可以成功捕捉无刷直流电机的换相点,能够为控制核心提供准确的换相信号,从而使控制系统能成功驱动无刷直流电机工作;本文提出的纯软件定频升压启动法,可以使电动自行车正常启动。

王强[10](2015)在《无刷直流电机无位置传感器起动控制与逆变器故障诊断研究》文中研究表明无刷直流电机具有结构简单、维护方便、调速性能好、运行效率高等优点,广泛应用于商业、工业、航空航天等领域。本文对无刷直流电机无位置传感器起动控制技术、驱动系统逆变器开路故障诊断方法,以及无刷直流电机在电动自行车中的应用等进行了深入研究,主要成果如下:(1)提出一种转子初始位置检测方法。分析了无刷直流电机在施加电压矢量过程中,电流、电压、电感等参数的变化规律,建立了非导通相端电压变化趋势与导通相绕组电感比值、导通相绕组电感比值与转子初始位置之间的关系。在此基础上提出了一种向电枢绕组施加三个电压矢量,分别检测各电压矢量下非导通相端电压的变化趋势,将转子初始位置估计在60°范围内的方法。当转子位于临界扇区时,结合转子所需的运动方向判断其所在扇区。实验结果验证了该方法的有效性。(2)针对无位置传感器无刷直流电机起动性能易受负载影响的问题,提出了一种基于直接反电势的闭环起动方法。分析了加速过程中依据非导通相端电压进行换相的原理,提出了换相点端电压阈值的确定方法。加速过程中,在PWM周期中的ON时刻采样非导通相端电压,并与设定的阈值进行比较来确定换相点;自同步运行状态下,通过非导通相反电势过零点延迟30°来确定换相点。该方法实现了电机起动过程中位置的闭环控制,在变负载条件下均能顺利起动。实验结果表明了所提方法的有效性。(3)针对H-PWML-ON和H-ONL-PWM两种调制方式下的无刷直流电机驱动系统逆变器的开路故障,提出了一种在线诊断方法。通过分析逆变器在正常工作与开路故障两种状态下导通相绕组的线电压,将PWM周期内ON与OFF时的线电压差值作为故障检测的特征量,综合相邻两个工作模式下的故障状态定位出具体的开路功率管。利用AD分时复用策略,实现低成本的线电压差估计。最大诊断时间为1个电周期。该方法采用电压型特征量,诊断结果不受开环、闭环控制等策略的影响。实验结果表明了所提方法的有效性。(4)研究了无刷直流电机在电动自行车中的应用。为提高电动自行车用无刷直流电机控制系统无位置传感器控制性能、降低转矩脉动、提高运行可靠性,研发了双模电动自行车控制系统。设计了两种无位置传感器控制方法:基于比较器的反电势转子位置检测法、基于AD采样的直接反电势转子位置检测法,及对应的起动控制策略;设计了一种双模自动切换方法;设计了一种基于母线电流的换相转矩脉动抑制方法;提出了一种智能识别霍尔位置传感器信号与绕组对应关系的方法。

二、永磁无刷直流电动机在电动自行车上的应用(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、永磁无刷直流电动机在电动自行车上的应用(论文提纲范文)

(2)电动自行车用BLDCM优化设计及控制策略研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的来源背景及研究意义
    1.2 永磁无刷直流电机应用现状及研究
        1.2.1 永磁无刷直流电机应用范畴
        1.2.2 永磁无刷直流电机的国内外研究现状
    1.3 永磁无刷直流电机的基本结构
    1.4 永磁无刷直流电机的数学模型
    1.5 课题研究内容
    1.6 本章小结
第二章 永磁无刷直流电机的实用设计及计算
    2.1 永磁无刷直流电机实用设计方法探讨
    2.2 永磁无刷直流电机的目标设计
    2.3 永磁无刷直流电机的目标设计理论推导
        2.3.1 BLDCM的气隙设计
        2.3.2 BLDCM绕组匝数的目标设计
        2.3.3 BLDCM定子冲片的目标设计
    2.4 电动自行车对驱动永磁无刷直流电机的性能要求
    2.5 永磁无刷直流电机主要尺寸和参数的设计与计算
        2.5.1 BLDCM相数、电磁功率和气隙的选取
        2.5.2 BLDCM电负荷和磁负荷的选取
        2.5.3 BLDCM电流密度的选取
        2.5.4 BLDCM定子内径与极弧系数的选取
        2.5.5 BLDCM极槽配合的选取
        2.5.6 BLDCM磁钢的选取
        2.5.7 BLDCM电枢绕组的设计和定转子铁心材料的选取
    2.6 永磁无刷直流电机设计的详细流程
        2.6.1 BLDCM设计主要指标
        2.6.2 BLDCM主要尺寸的确定
        2.6.3 BLDCM定子结构的确定
        2.6.4 BLDCM转子结构的确定
        2.6.5 BLDCM转子磁钢的确定
        2.6.6 电路参数的确定
        2.6.7 损耗计算
    2.7 行星齿轮减速器的选择
    2.8 本章小结
第三章 永磁无刷直流电机的电磁分析
    3.1 永磁无刷直流电机的有限元理论
        3.1.1 BLDCM的电磁场数学模型
        3.1.2 矢量磁位
        3.1.3 泊松方程
        3.1.4 边界条件
        3.1.5 BLDCM内磁场数学模型
    3.2 JMAG有限元分析的基本步骤
    3.3 BLDCM仿真建模
        3.3.1 电机本体建模
        3.3.2 BLDCM的材料定义
        3.3.3 BLDCM的分析条件设置
        3.3.4 BLDCM的功率变换电路设置
        3.3.5 BLDCM的网格剖分
        3.3.6 BLDCM的求解计算
    3.4 BLDCM的电磁分析
        3.4.1 BLDCM的定位力矩分析
        3.4.2 BLDCM的磁通密度分析
        3.4.3 BLDCM的相反电动势分析
        3.4.4 BLDCM的相电流分析
        3.4.5 BLDCM的电磁转矩分析
    3.5 本章小结
第四章 BLDCM的分数阶滑模转速控制器设计
    4.1 滑模控制基础原理
    4.2 滑模面的设计方法
    4.3 滑模控制的抖振问题
    4.4 分数阶积分的优点
    4.5 分数阶方程的定义
    4.6 分数阶与滑模控制相结合的转速控制器设计
    4.7 稳定性证明
    4.8 滑模存在的条件
    4.9 本章小结
第五章 永磁无刷直流电机控制系统的仿真
    5.1 系统仿真
    5.2 BLDCM的速度跟踪仿真比较
    5.3 BLDCM控制系统的鲁棒性能仿真比较
    5.4 本章小结
第六章 永磁无刷直流电机控制系统软件设计和实验研究
    6.1 永磁无刷直流电机控制系统软件设计流程
    6.2 实验研究与分析
    6.3 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术成果目录

(3)电动滑板车中无刷直流电动机控制系统设计与应用(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 电动滑板车电机选择
    1.3 无刷直流电动机发展概况
    1.4 无刷直流电动机的控制方式
    1.5 无位置传感器的控制技术
        1.5.1 反电动势端电压法
        1.5.2 反电动势电感法
        1.5.3 三次谐波法
        1.5.4 续流二极管法
        1.5.5 状态观测器法
        1.5.6 磁链观测法
    1.6 无位置传感器启动策略概述
        1.6.1 三段式启动法
        1.6.2 升频升压法
    1.7 主要研究内容
第二章 无刷直流电动机无位置传感器的控制技术
    2.1 无刷直流电动机的结构和工作原理
    2.2 无刷直流电机的数学模型
    2.3 反电势动检测
        2.3.1 反电动势工作原理
        2.3.2 基于端电压反电动势过零点检测方法
    2.4 无位置传感器控制三段式启动方法
    2.5 本章小结
第三章 系统硬件设计
    3.0 无刷电机控制系统设计
    3.1 电源模块
    3.2 最小系统模块
    3.3 逆变驱动模块
        3.3.1 换相驱动模块
        3.3.2 电流检测模块
        3.3.3 反电动势过零检测模块
    3.4 手柄调速及刹车模块
    3.5 7*10点阵显示模块
    3.6 按键模块
    3.7 本章小结
第四章 软件程序设计
    4.1 启停程序设计
    4.2 闭环运行程序设计
    4.3 过零点程序设计
    4.4 点阵显示程序设计
    4.5 键盘程序设计
    4.6 本章小结
第五章 应用与验证
    5.1 验证
        5.1.1 验证平台搭建
        5.1.2 验证结果分析
    5.2 应用
        5.2.1 控制模块组装
        5.2.2 整车运行测试
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录 A 无刷直流电机调速控制系统电路原理图
附录 B PCB电路板图
致谢

(4)电动摩托车用轮毂电机设计及优化研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题的背景与意义
    1.2 轮毂电机国内外发展现状
    1.3 轮毂电机国内外研究现状
    1.4 研究方案及工作基础
        1.4.1 研究目标、研究内容及拟解决的关键问题
        1.4.2 拟采取的研究方法及技术路线
        1.4.3 工作基础
第二章 轮毂电机设计
    2.1 电动摩托车轮毂电机的性能指标
    2.2 轮毂电机总体方案设计
        2.2.1 电机设计的理论分析
        2.2.2 电机结构布局设计
    2.3 电机的电磁方案设计
        2.3.1 绕组方案的确认
        2.3.2 极槽配合的选择
    2.4 电机结构详细设计
        2.4.1 转子设计
        2.4.2 定子电枢设计
        2.4.3 定子绕组参数的设计
    2.5 本章小结
第三章 轮毂电机优化设计
    3.1 轮毂电机仿真有限元法及软件介绍
        3.1.1 有限元的基本数学模型
        3.1.2 有限元法的求解步骤
        3.1.3 软件介绍
    3.2 电机电磁特性分析
        3.2.1 建模
        3.2.2 电机磁路分析
    3.3 电机参数优化
        3.3.1 电机优化设计的数学模型
        3.3.2 优化目标模型建立
        3.3.3 优化结果对比
    3.4 优化电机空载电磁分析
        3.4.1 静态场分析
        3.4.2 瞬态场分析
    3.5 电机负载特性分析
        3.5.1 负额定载磁密分布
        3.5.2 额定转矩输出特性
        3.5.3 额定点效率特性
    3.6 电机温度特性分析
        3.6.1 轮毂电机模型简化
        3.6.2 轮毂电机导热系数设定
        3.6.3 轮毂电机表面散热系数设定
        3.6.4 仿真结果说明
    3.7 电机优化前后对比说明
    3.8 本章小结
第四章 电机制作及试验
    4.1 电机的制作
        4.1.1 定子的制作
        4.1.2 转子的制作
        4.1.3 电机的装配
    4.2 电机性能试验
        4.2.1 空载特性测试
        4.2.2 负载特性测试
        4.2.3 振动噪声测试
        4.2.4 温升测试
    4.3 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件

(5)电动自行车用新型轮毂驱动系统设计开发(论文提纲范文)

中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 电动自行车驱动系统研究现状
        1.2.1 国内研究现状
        1.2.2 国外研究现状
    1.3 电动自行车用轮毂驱动系统研究的关键点
    1.4 本文主要研究内容
2 电动自行车新型轮毂驱动系统构型与分析
    2.1 现有轮毂驱动系统构型与分析
    2.2 新型轮毂驱动系统构型设计
        2.2.1 机械结构方案确定
        2.2.2 驱动电机选取
    2.3 电动自行车轮毂电机的动力性能计算
    2.4 电机设计技术参数的确定
    2.5 本章小结
3 基于磁路法的轮毂电机电磁设计与分析
    3.1 电机的整体设计流程分析
    3.2 电机主要结构尺寸的确定
    3.3 极槽配合与绕组方案设计
        3.3.1 极槽配合选取
        3.3.2 绕组方案确定
    3.4 永磁体设计及优化分析
        3.4.1 转子磁路结构分析
        3.4.2 永磁材料的选取
        3.4.3 充磁方式的确定
        3.4.4 永磁磁钢尺寸设计
    3.5 气隙长度设计和优化
    3.6 定子尺寸及槽形设计分析
    3.7 电机绕组匝数计算
    3.8 基于磁路法设计参数计算结果
    3.9 本章小结
4 轮毂电机有限元仿真分析和优化
    4.1 有限元仿真分析基本理论
    4.2 电机几何模型建立
        4.2.1 电机本体模型建立
        4.2.2 模型添加材料
        4.2.3 网格划分
        4.2.4 边界条件和激励源设置
        4.2.5 求解分析
    4.3 电机静磁场分析
    4.4 电机的瞬态性能分析
        4.4.1 空载运行性能分析
        4.4.2 空载启动特性分析
        4.4.3 额定负载运行性能分析
        4.4.4 负载启动特性分析
    4.5 电机的效率分析
        4.5.1 电机的损耗分析
        4.5.2 电机额定效率计算
    4.6 齿槽转矩的产生及优化分析
    4.7 本章小结
5 行星牵引减速轴承设计分析和优化
    5.1 行星牵引减速轴承原理分析
    5.2 行星牵引减速轴承设计参数计算分析
        5.2.1 行星牵引减速轴承设计指标
        5.2.2 最小压紧力计算
        5.2.3 牵引副参数设计
        5.2.4 过盈量设计与分析
    5.3 行星牵引减速轴承结构设计和强度校核
        5.3.1 减速轴承结构设计
        5.3.2 有限元强度校核分析
    5.4 行星牵引减速轴承模态分析
    5.5 本章小结
6 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作及展望
参考文献
附录
    A.学位论文数据集
致谢

(6)电动自行车用210轮毂电机优化设计的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 轮毂电机的研究现状及应用领域
        1.2.1 轮毂电机的研究现状
        1.2.2 轮毂电机的应用领域
    1.3 轮毂电机设计关键点
    1.4 本文主要的研究内容
第二章 永磁轮毂电机总体方案的确立
    2.1 引言
    2.2 电动自行车轮毂电机及驱动方式的选择
        2.2.1 轮毂电机比较
        2.2.2 轮毂电机驱动方式的选择
    2.3 轮毂电机动力性能分析
    2.4 电动自行车轮毂电机的主要技术参数
    2.5 本章小结
第三章 永磁轮毂电机的设计
    3.1 引言
    3.2 轮毂电机主要尺寸的确定
    3.3 轮毂电机电磁结构的设计
        3.3.1 轮毂电机永磁材料的选取
        3.3.2 轮毂电机绕组方案的选取
        3.3.3 轮毂电机极槽配合方案的选取
    3.4 轮毂电机定转子结构的设计
        3.4.1 定子结构的确定
        3.4.2 转子结构的确定
    3.5 基于RMxprt建模
        3.5.1 建模分析
        3.5.2 轮毂电机的磁路特性
    3.6 本章小结
第四章 永磁轮毂电机性能参数的优化与有限元分析
    4.1 引言
    4.2 改进遗传算法优化轮毂电机
    4.3 轮毂电机的数学模型
        4.3.1 优化设计变量的选择
        4.3.2 目标函数的建立
        4.3.3 约束条件的设置
        4.3.4 约束条件的处理
    4.4 优化结果
    4.5 永磁轮毂电机的有限元分析理论
        4.5.1 有限元法的基本理论
        4.5.2 有限元法的仿真分析软件
    4.6 永磁轮毂电机的建模
        4.6.1 永磁轮毂电机本体模型的建立
        4.6.2 参数的定义
        4.6.3 网络剖分
        4.6.4 求解
    4.7 永磁轮毂电机的电磁仿真分析
        4.7.1 轮毂电机的静态分析
        4.7.2 轮毂电机的瞬态分析
    4.8 轮毂电机性能参数分析
        4.8.1 气隙长度参数化分析
        4.8.2 外加电压参数化分析
    4.9 本章小结
第五章 永磁轮毂电机齿槽转矩的分析与抑制
    5.1 引言
    5.2 永磁轮毂电机转矩脉动形成的原因
    5.3 永磁轮毂电机的齿槽转矩分析方法
    5.4 永磁轮毂电机的齿槽转矩抑制措施
        5.4.1 定子斜槽
        5.4.2 不等槽口宽配合法
        5.4.3 定子开辅助凹槽
        5.4.4 组合永磁体
    5.5 本章小结
第六章 永磁轮毂电机的样机试验
    6.1 轮毂电机样机的装配过程
    6.2 轮毂电机样机的试验
    6.3 轮毂电机样机的试验结果分析
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得的研究成果

(7)基于永磁无刷直流电机的电动自行车控制器系统研究和设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 电动自行车控制器发展和研究现状
        1.2.1 电动自行车控制器发展的第一阶段
        1.2.2 电动自行车控制器发展的第二阶段
        1.2.3 电动自行车控制器发展的第三阶段
        1.2.4 电动自行车控制器研究现状
    1.3 国内外电动自行车的发展
    1.4 本文研究的主要内容和章节安排
第2章 电动自行车控制器系统设计
    2.1 电动自行车所用驱动电机
        2.1.1 电动自行车所用驱动电机类型
        2.1.2 本设计电动自行车所用永磁无刷直流电机
        2.1.3 本设计电动自行车所用永磁无刷直流电机控制策略
    2.2 电动自行车所用控制器
        2.2.1 直流电机控制器
        2.2.2 三相交流感应电机控制器
        2.2.3 本设计所使用的永磁无刷直流电机控制器
    2.3 电动自行车所用蓄电池
        2.3.1 阀控铅酸蓄电池
        2.3.2 MH-Ni电池
        2.3.3 锂离子电池[31]
    2.4 本章小结
第3章 电动自行车控制器系统硬件设计
    3.1 主控芯片STM8S903K3
        3.1.1 主控芯片介绍
        3.1.2 主控芯片控制策略和控制原理
    3.2 电源模块的设计
        3.2.1 LM317T稳压芯片
        3.2.2 MC78L05CP稳压芯片
        3.2.3 MC33063A低成本开关电源芯片
    3.3 主控芯片外围电路的设计
        3.3.1 电源模块电压采集电路
        3.3.2 温度检测模块
        3.3.3 刹车制动模块
        3.3.4 充电关断模块
        3.3.5 电机调速模块
    3.4 驱动模块的设计
        3.4.1 驱动模块驱动芯片及外围电路设计
        3.4.2 驱动模块逆变桥电路设计
    3.5 过电流保护及其限流保护模块的设计
    3.6 转子位置检测电路
    3.7 本章小结
第4章 控制器系统实验以及测试结果
    4.1 高精度电机测试系统简介
    4.2 实验测试过程
        4.2.1 测试系统操作
        4.2.2 对本设计控制器系统测试
    4.3 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢

(8)一种新型电动自行车控制器的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 电动自行车研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 电动自行车控制系统的发展近况及热点问题
    1.4 课题研究的主要内容
    1.5 本章小结
2 无刷直流电机的原理分析及控制策略
    2.1 无刷直流电机结构类型
    2.2 无刷直流电机相关数学模型
    2.3 无刷直流电机逆变电路导通方式
    2.4 矢量控制的坐标转换
    2.5 无刷直流电机转子的机械角度与电角度
    2.6 无刷直流电机的控制策略
        2.6.1 常规PID调速控制策略
        2.6.2 模糊控制器
    2.7 本章小结
3 电动自行车无刷直流电机矢量控制基本原理
    3.1 SVPWM基本原理
    3.2 SVPWM法则推导
    3.3 SVPWM区域判断以及比较寄存器赋值
    3.4 SVPWM空间矢量脉宽调制技术的数据合成效果
    3.5 电动自行车无刷直流电机的矢量控制策略
    3.6 仿真分析
    3.7 本章小结
4 电动自行车控制器的硬件部分
    4.1 电动自行车系统总体框图
    4.2 主控电路
        4.2.1 主控芯片介绍
        4.2.2 基于STM32F103RBT6最小系统的设计
    4.3 硬件电路设计
        4.3.1 驱动电路
        4.3.2 逆变电路和三相采样电阻电路
        4.3.3 霍尔位置检测电路
        4.3.4 过流保护电路
        4.3.5 转把调速电路
        4.3.6 手把刹车输入电路
        4.3.7 显示电路
        4.3.8 电源电路
    4.4 本章小结
5 电动自行车控制系统软件设计
    5.1 软件开发环境KEIL介绍
    5.2 软件总体设计
        5.2.1 主程序设计
        5.2.2 系统初始化
        5.2.3 电流采集模块
        5.2.4 转子的位置反馈模块
        5.2.5 FOC实现模块
        5.2.6 SVPWM生成模块
        5.2.7 控制电机PID参数整定
    5.3 本章小结
6 实验结果与分析
    6.1 实验平台搭建
    6.2 主控制器PWM输出以及霍尔位置检测信号
    6.3 系统调试与结果分析
    6.4 电动自行车上路测试
    6.5 本章小结
7 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢

(9)电动自行车无位置传感器控制策略的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 本文课题来源及研究意义
        1.1.1 本文课题来源
        1.1.2 本文研究意义
    1.2 无位置传感器控制策略的研究意义及在电动自行车行业应用现状
        1.2.1 无位置传感器控制策略的研究意义
        1.2.2 电动自行车无位置传感器控制策略的研究现状
    1.3 论文的主要研究内容
第二章 基于反电动势比较法的无位置传感器控制策略的研究
    2.1 无刷直流电机的工作原理
        2.1.1 无刷直流电机的结构和控制原理
        2.1.2 无刷直流电机的数学模型
    2.2 无刷直流电机的无位置传感器控制原理
    2.3 基于反电动势比较的换相点检测方法的研究
        2.3.1 基于反电动势比较法换相点捕捉方法的研究
        2.3.2 无刷直流电机换相点可变化范围的理论分析
        2.3.3 电路仿真及结果分析
    2.4 本章小结
第三章 电动自行车无位置传感器控制启动方案的设计
    3.1 无位置传感器控制启动方法研究现状
        3.1.1 三段式启动法
        3.1.2 预定位启动法
        3.1.3 升频升压启动法
    3.2 纯软件定频升压启动法的研究
        3.2.1 纯软件定频升压启动法中的换相频率和升压范围
        3.2.2 纯软件定频升压启动控制过程
    3.3 本章小结
第四章 电动自行车无位置传感器控制系统的设计
    4.1 电动自行车控制器硬件电路设计
        4.1.1 核心芯片介绍
        4.1.2 换相点检测电路
        4.1.3 其他电路
    4.2 电动自行车控制器软件系统设计
        4.2.1 编程调试工具简介
        4.2.2 软件总流程图
        4.2.3 启动程序设计
        4.2.4 基于反电动势检测的运行程序设计
    4.3 本章小结
第五章 无位置传感器控制系统的实验结果及分析
    5.1 实验平台搭建
    5.2 实验结果及分析
        5.2.1 纯软件定频升压启动
        5.2.2 无位置传感器运行
        5.2.3 无位置传感器控制系统的测功实验
    5.3 本章小结
第六章 结束语
    6.1 主要工作与创新点
    6.2 后续研究工作
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得的研究成果

(10)无刷直流电机无位置传感器起动控制与逆变器故障诊断研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
注释表
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 无刷直流电机控制技术研究现状
        1.2.1 无位置传感器控制技术
        1.2.2 转矩脉动抑制技术
        1.2.3 驱动系统逆变器故障诊断技术
    1.3 论文的主要研究内容
第二章 无刷直流电机转子初始位置检测方法研究
    2.1 引言
    2.2 转子初始位置检测原理
        2.2.1 定子铁心饱和效应
        2.2.2 非导通相端电压与导通相绕组电感比值之间的关系
        2.2.3 导通相绕组的电感比值与转子初始位置之间的关系
    2.3 转子初始位置位于临界扇区时的处理方法
    2.4 转子初始位置检测方法
    2.5 实验结果分析
        2.5.1 实验平台介绍
        2.5.2 实验结果分析
    2.6 本章小结
第三章 无刷直流电机无位置传感器起动方法研究
    3.1 引言
    3.2 反电势法原理及检测方法
        3.2.1 反电势法原理
        3.2.2 直接反电势检测方法
    3.3 电机加速过程中换相点估计
        3.3.1 根据非导通相端电压估计换相点原理
        3.3.2 换相阈值的确定方法
    3.4 无刷直流电机无位置传感器起动方法
        3.4.1 预定位
        3.4.2 加速
        3.4.3 自同步运行
    3.5 实验结果分析
    3.6 本章小结
第四章 无刷直流电机驱动系统逆变器开路故障诊断方法研究
    4.1 引言
    4.2 逆变器开路故障诊断原理
        4.2.1 故障检测原理
        4.2.2 故障定位原理
    4.3 逆变器开路故障诊断方法实现
    4.4 诊断时间分析
    4.5 仿真与实验结果分析
        4.5.1 仿真结果分析
        4.5.2 实验结果分析
    4.6 本章小结
第五章 无刷直流电机控制系统应用开发
    5.1 引言
    5.2 双模电动自行车控制系统设计
        5.2.1 功能
        5.2.2 系统组成
        5.2.3 软件结构
    5.3 电动自行车控制主要方法
        5.3.1 速度控制
        5.3.2 无位置传感器控制
        5.3.3 双模自动切换
        5.3.4 换相转矩脉动抑制
        5.3.5 霍尔位置传感器信号与绕组对应关系智能识别方法
    5.4 实验结果分析
        5.4.1 无位置传感器控制实验结果分析
        5.4.2 双模自动切换实验结果分析
        5.4.3 换相转矩脉动抑制实验结果分析
        5.4.4 同步整流控制实验结果分析
        5.4.5 防盗锁电机实验结果分析
        5.4.6 安全保护实验结果分析
    5.5 本章小结
第六章 总结和展望
    6.1 全文总结
        6.1.1 主要研究内容
        6.1.2 主要创新点
    6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文

四、永磁无刷直流电动机在电动自行车上的应用(论文参考文献)

  • [1]全工况范围内轮毂永磁无刷直流电机的电磁噪声研究[D]. 高毓娇. 哈尔滨工业大学, 2020
  • [2]电动自行车用BLDCM优化设计及控制策略研究[D]. 张宇翔. 曲阜师范大学, 2020(01)
  • [3]电动滑板车中无刷直流电动机控制系统设计与应用[D]. 程欢欢. 浙江工业大学, 2020(12)
  • [4]电动摩托车用轮毂电机设计及优化研究[D]. 尹华. 华南理工大学, 2019(06)
  • [5]电动自行车用新型轮毂驱动系统设计开发[D]. 何鹏. 重庆大学, 2019(01)
  • [6]电动自行车用210轮毂电机优化设计的研究[D]. 李化影. 上海电机学院, 2017(03)
  • [7]基于永磁无刷直流电机的电动自行车控制器系统研究和设计[D]. 祝龙. 湖南大学, 2017(07)
  • [8]一种新型电动自行车控制器的研究[D]. 李金荣. 西安工业大学, 2016(02)
  • [9]电动自行车无位置传感器控制策略的研究[D]. 吕腾飞. 上海电机学院, 2016(09)
  • [10]无刷直流电机无位置传感器起动控制与逆变器故障诊断研究[D]. 王强. 南京航空航天大学, 2015(07)

标签:;  ;  ;  ;  ;  

永磁无刷直流电机在电动自行车上的应用
下载Doc文档

猜你喜欢