[发明专利]电动自行车控制系统

说明书

技术领域：本发明属于人类生活必需品技术领域，提出了一种基于以单片机PIC16F72为核心的电动自行车用无刷直流电动机控制系统。

背景技术：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，开发“零污染”、高效率的绿色环保电动自行车代替已成为一个不可逆转的趋势，且具有良好的发展前景。近年来，无刷直流电机(BLDCM)以其体积小，结构简单，功率密度高，输出转矩大，动态性能好等特点而得到了广泛应用。

在电机的数字调速控制中，选择高效可靠的单片机将使控制系统的硬件电路简单可靠、软件编制方便，系统整体性能得以提高。

PIC系列单片机是采用精简指令集RISC技术、哈佛总线和两级指令流水线结构的高性能价格比的8位嵌入式控制器(EmbeddedController)。在此研究的电动自行车控制系统是一个以PIC16F？2单片机为核心，无刷直流电机为控制对象的系统。该系统采用电流与速度环闭环控制的结构，其中电流调节器用传统的FI调节器，速度调节器为改进的PI调节器。

发明内容：本发明的电动自行车控制系统主要由以下几部分组成：以PIC16F？2单片机为主控电路，其主要功能是完成电机的起动、换相、调速、制动等控制并实现对电机、电池的保护；以IR2132S为核心的驱动、逆变电路，其主要功能是利用IR2131S的自举技术驱动功率MOSFET管控制电机电流；位置信号处理电路、电流信号处理电路以及一些外围保护、辅助电路，其主要功能有完成对信号的采样、对电路的供电、提供显示信号、发出报警信号等功能。PIC单片机的PWM输出端口经驱动芯片，驱动6个功率场效应管，由其组成的三相全桥驱动电路对电机进行控制，位置检测和电流检测形成负反馈，位置检测的同时可以计算出电机转速参数，因此可以对电机进行位置环，速度环和电流环的三闭环控制。位置参数由无刷直流电动机自带的霍尔元件测出，并由PIC16F72的C端口进行捕捉定位，反馈的电流量是通过检测旁路电阻上的压降实现的，由PIC自带的A/D进行采样、转换。

具体实施方式：下面结合实施例对本发明进行详细描述。

实施例：本发明实施例采用的PIC16F72单片机，内部有2KB的FLASH程序存储器和128B的RAM数据存储器；不仅采用精简指令集RISC技术，而且还采用哈佛总线结构，两级流水线操作，提高了指令执行速度。此外它还具有22个I/O引脚，与电源掉电复位的功能，内置的外围含3个定时器(Timers₀-Timer₂)、一个捕捉/比较/PWM(CCP)模块和一个同步串行通信端口SSP。该系统利用PIC单片机此脉宽调制模块输出脉宽可调的信号，实现无刷直流电机调速。

本发明控制电路简洁，器件少，成本低，保护措施可靠，提高了系统的控制精度。同时本发明设计对无刷直就电机在其他领域的应用有一定的帮助和借鉴，具有广泛的现实意义。该系统速度环采用改进型的PI调节器控制，且通过软件运用算法测速，实现转速反馈，既简化电路又节省成本。