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学位论文

微型电动车电机改进及其
控制系统的研究

龚燎源

指导教师姓名: 姚芳副教授河北工业大学
申请学位级别: 硕士学科、专业名称: 电气工程
论文提交日期: 2011 年 11 月论文答辩日期: 2011 年 12 月
学位授予单位:河北工业大学

答辩委员会主席:
评阅人:

2011 年 11 月
Thesis Submitted to
Hebei University of Technology
for
The Master Degree of
Electrical Engineering

CONTROL SYSTEM RESEARCH AND MOTOR
IMPROVEMENT FOR MINI
ELECTRIC VEHICLE

By
Gong Liaoyuan

Supervisor: Vice Prof. Yao fang

November 2011
河北工业大学硕士学位论文
微型电动车电机改进及其控制系统的研究

摘要

随着世界汽车保有量日益增多,石油资源日益匮乏,人们迫切需要一种新型、节能、
环保的交通工具来减少对石油的依赖。电动车以其节能环保、轻便、无污染等优势成为世
界各国研究的新宠,必将成为未来人们出行首选的交通工具。控制系统和驱动系统是电动
车的核心部分,其好坏直接决定电动车的性能。而驱动系统最主要的部件就是电机。无刷
直流电机用电子换向来代替传统的机械换向,其性能可靠、永无磨损、故障率低、效率高、
体积小等优点,逐步成为电动车驱动电机的发展方向。课题深入的研究微型电动车后,对
其动力系统采用的无刷直流电机加以改进使得运转更加稳定可靠、结构更加简单、维护更
便捷。
首先设计特殊结构的无刷直流电机,阐述改进的无刷直流电机的运行特性和调速原
理,建立其数学模型。然后选用 ATMEL 公司生产的微处理器 89C51 作为电动车控制系统
的核心控制芯片、美国 IR 公司生产的 IR2110 芯片为驱动芯片设计其控制系统。
硬件电路包括 MOSFET 全桥电路、驱动电路、PWM 信号发生电路、位置传感器信号
电路等;软件系统设计的主要思想是单片机通过不间断扫描位置信号,生成相应的控制信
号实现电机线圈中电流方向自动换向。然后并用仿真软件对控制系统主要整个硬件电路进
行仿真研究。最后以自行设计开发的电动车驱动系统试验平台为基础,对系统进行了详细
的试验研究。

关键词:微型电动车,无刷直流电机,控制系统,PWM 脉宽调制,仿真软件
i
微型电动车控制系统的研究及对其电机的改进

CONTROL SYSTEM RESEARCH AND MOTOR
IMPROVEMENT FOR MINI ELECTRIC VEHICLE

ABSTRACT

With the increasing number of cars in the world which makes oil resource deficient
gradually, it is high time that we invented a new type and energy-saving traffic tool which is
environmental friendly to reduce the overuse of oil. Electric vehicles will e the new
favorites of the world for their energy-saving, environmental friendly, light, pollution-free and
other advantages, so they will e the first choice of the transportation in the future. Control
system and drive system are the core parts of the Electric vehicles which determine the function
of electric vehicles directly, and the most ponent of the drive system i