电动三轮车调速器的设计(附件)
本文主要研究电动三轮车变频调速系统，系统主要包括主电路和控制电路。在一般情况下交流异步电动机用作调速机时，它的控制电路复杂且系统的效率低。采用单片机、SA4828集成芯片构成控制电路产生SPWM，可以充分发挥控制电路简单、控制方式灵活、输出波形优点多的特点。本文详细介绍了变频调速原理、VVF控制法及专用芯片SA4828的使用，还有变频系统的主电路、驱动电路、控制系统及软件编程设计方法。该变频调速系统的设计实时性好且可靠性高。关键词 变频调速 , 单片机 , SA4828 , SPWM目 录
1 绪论 1
1.1 电动三轮车的概况和发展 1
1.2 设计思路 2
2 交流异步电动机的变频调速 2
2.1 异步电动机的调速分类 2
2.2 变频调速的现状 2
2.3 变频调速的原理 3
2.4 变频调速的优点 3
2.5 变频与变压 4
3 主电路的介绍 5
3.1 主电路的工作原理 5
3.2 主电路各元件的功能 6
3.3 三相逆变桥工作原理 6
4 IGBT和驱动电路 8
4.1 IGBT简介和驱动要求 8
4.2 IR2130的介绍 9
4.3 采用IR2310芯片的驱动电路 11
5 控制电路 12
5.1 SPWM波的产生方法 12
5.2 SA4828的介绍 13
5.2.1 SA4828引脚功能 13
5.2.2 SA4828的工作原理 15
5.3 SA4828组成的控制电路 16
5.4 保护电路 17
6 软件设计 18
6.1 流程图 18
6.2 SA4828的编程 19
6.3 程序举例 20
6.3.1 初始化程序设计 20
6.3.2 调速子程序设计 22
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
> 5.4 保护电路 17
6 软件设计 18
6.1 流程图 18
6.2 SA4828的编程 19
6.3 程序举例 20
6.3.1 初始化程序设计 20
6.3.2 调速子程序设计 22
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1 绪论
1.1 电动三轮车的概况和发展
从20世纪60年代起，电动三轮车就被提出并且不断的研究与改进。近年来，由于石油、天然气等燃料价格的不断上升，电动三轮车的经济绿色环保已经深受广大人民喜爱，并且引起了各界专业人士对电动三轮车的开发与研究。但是有以下几点的关键因素阻碍其发展，首先是能源的开发，也就是环保节能的供电电源；然后是主电路的控制和驱动。为了解决以上技术问题，各个国家都投入了大量精力去研究，尤其是对燃料和电池方面，这些研究对电动车的能源发展提供了很大的帮助。
电动三轮车在路途狭小的胡同和小巷都非常适用，因为其机动灵活并且体积不是特别大，电动三轮车还有倒车功能，使其在狭小的道路之间停车和倒车均非常方便。我国电动三轮车的价格在3000元左右，可以被广大消费者接受，所以电动三轮车作为家庭用车被广泛使用。现在很多快递小哥也用电动三轮车来实现短途快递的运送，十分方便。
近年来电动三轮车电机控制器技术突飞猛进，比如有刷电机和无刷电机，无刷电机的性能比有刷电机好，而且使用寿命也延长了很多。但是无刷电机因为其有车轮一体所以维修不方便。在电动三轮车速度方面，速度的控制已经发展到智能调控，而且调速范围也越来越；在驱动方面，有的具有电动性能，有的拥有助力功能。
现今直流电动机的应用非常广泛，直流电动机的调速性能良好，电磁转矩控制性优良，控制系统也特别简单，所以目前我国电动三轮车基本都用直流电动机。但是直流电动机也有很多缺点，比如其重量特别大，有很多不便，而且电动机价格相对比较昂贵，比起相同容量的交流电机其回转部分的惯性是4倍左右。因为电动三轮车在狭窄的道路中需要频繁加减速，然而在加减速的过程中，回转部分的惯性会消耗很多能量，所以这是一个很大的问题。近10年，电力电子、计算机技术、自动控制技术突飞猛进，交流电动机变频调速的发展可谓是质的飞跃，广泛应用于生活中，在电动三轮车方面，已经开始逐步替代直流调速。尤其是感应电动机，其结构简单且可靠，在造价方面很低廉，控制装置很简单而且速度控制范围宽。
1.2 设计思路
电动三轮车的速度调节问题取决于是否能产生频率可调的三相交流电。电动三轮车使用的是 电瓶，本设计需要把直流电变成频率可调的三相交流电。通过控制三相逆变桥可以产生三相交流电。采用正弦脉宽调制技术可以把矩形波变成正弦波。如果控制系统仅用一个单片机，那么单片机需要进行大量的数据运算，负荷太大。所以使用专用于生产三相SPWM波控制信号的大规模集成电路芯片SA4828，该芯片主要用于变频调速。SA4828与微处理器连接，完成外围控制能力，使单片机可以有更多的时间可以检查、测量并且监控。
2 交流异步电动机的变频调速
2.1 异步电动机的调速分类
异步电动机又叫感应电动机，是一种将电能转化为急性能的交流电机，其分类和特性如表2-1所示。
表2-1
2.2 变频调速的现状
很多年以前人们就开始研究变频调速，那时候在机械调速领域，直流调速占据了领军地位。虽然直流调速控制系统比较简单而且电磁转矩优良，但其仍然有很多缺点，在维修方面特别复杂，拆换也不方便，消耗了大量的人力物力财力。所以专业人员就想寻找改进或者替代的方法。尤其是变频调速的出现，它具有多方面优点，具有很大多研究意义和开发价值。电力电子技术在20世纪70年代以后发展特别快，变频调速技术也随之取得了很大的进步。尤其是进入20世纪90年代后，半导体开关器件IGBT的出现，单片机的发展，专用调速芯片的出现，使得交流电动机调速的性能大大提升，具有很多优点，在某些方面的性能甚至超越直流调速。变频器的性能和功能也在进一步提高，因为很多公司致力于研究专用大规模集成电路、半导体开关件和传感器，比如美国MITEL公司研制的S4828芯片。现在的变频器已经做的非常好，其操作简单方便，价格也合理，它的功能特别多适用于很多领域，而且使用寿命也很长。
2.3 变频调速的原理
交流异步电动机的转速可用以下式子表示：
式中：n－电动机转速；
P－电动机磁极对数；
f－电源频率；
s－转差率。
由式可知，电动机的磁极对数p、转差率s和频率f均对电动机转速有影响，如果f、s不变，p越大n则越小；如果f、p不变，s越大n反而越小；如果
1 绪论 1
1.1 电动三轮车的概况和发展 1
1.2 设计思路 2
2 交流异步电动机的变频调速 2
2.1 异步电动机的调速分类 2
2.2 变频调速的现状 2
2.3 变频调速的原理 3
2.4 变频调速的优点 3
2.5 变频与变压 4
3 主电路的介绍 5
3.1 主电路的工作原理 5
3.2 主电路各元件的功能 6
3.3 三相逆变桥工作原理 6
4 IGBT和驱动电路 8
4.1 IGBT简介和驱动要求 8
4.2 IR2130的介绍 9
4.3 采用IR2310芯片的驱动电路 11
5 控制电路 12
5.1 SPWM波的产生方法 12
5.2 SA4828的介绍 13
5.2.1 SA4828引脚功能 13
5.2.2 SA4828的工作原理 15
5.3 SA4828组成的控制电路 16
5.4 保护电路 17
6 软件设计 18
6.1 流程图 18
6.2 SA4828的编程 19
6.3 程序举例 20
6.3.1 初始化程序设计 20
6.3.2 调速子程序设计 22
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
> 5.4 保护电路 17
6 软件设计 18
6.1 流程图 18
6.2 SA4828的编程 19
6.3 程序举例 20
6.3.1 初始化程序设计 20
6.3.2 调速子程序设计 22
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1 绪论
1.1 电动三轮车的概况和发展
从20世纪60年代起，电动三轮车就被提出并且不断的研究与改进。近年来，由于石油、天然气等燃料价格的不断上升，电动三轮车的经济绿色环保已经深受广大人民喜爱，并且引起了各界专业人士对电动三轮车的开发与研究。但是有以下几点的关键因素阻碍其发展，首先是能源的开发，也就是环保节能的供电电源；然后是主电路的控制和驱动。为了解决以上技术问题，各个国家都投入了大量精力去研究，尤其是对燃料和电池方面，这些研究对电动车的能源发展提供了很大的帮助。
电动三轮车在路途狭小的胡同和小巷都非常适用，因为其机动灵活并且体积不是特别大，电动三轮车还有倒车功能，使其在狭小的道路之间停车和倒车均非常方便。我国电动三轮车的价格在3000元左右，可以被广大消费者接受，所以电动三轮车作为家庭用车被广泛使用。现在很多快递小哥也用电动三轮车来实现短途快递的运送，十分方便。
近年来电动三轮车电机控制器技术突飞猛进，比如有刷电机和无刷电机，无刷电机的性能比有刷电机好，而且使用寿命也延长了很多。但是无刷电机因为其有车轮一体所以维修不方便。在电动三轮车速度方面，速度的控制已经发展到智能调控，而且调速范围也越来越；在驱动方面，有的具有电动性能，有的拥有助力功能。
现今直流电动机的应用非常广泛，直流电动机的调速性能良好，电磁转矩控制性优良，控制系统也特别简单，所以目前我国电动三轮车基本都用直流电动机。但是直流电动机也有很多缺点，比如其重量特别大，有很多不便，而且电动机价格相对比较昂贵，比起相同容量的交流电机其回转部分的惯性是4倍左右。因为电动三轮车在狭窄的道路中需要频繁加减速，然而在加减速的过程中，回转部分的惯性会消耗很多能量，所以这是一个很大的问题。近10年，电力电子、计算机技术、自动控制技术突飞猛进，交流电动机变频调速的发展可谓是质的飞跃，广泛应用于生活中，在电动三轮车方面，已经开始逐步替代直流调速。尤其是感应电动机，其结构简单且可靠，在造价方面很低廉，控制装置很简单而且速度控制范围宽。
1.2 设计思路
电动三轮车的速度调节问题取决于是否能产生频率可调的三相交流电。电动三轮车使用的是 电瓶，本设计需要把直流电变成频率可调的三相交流电。通过控制三相逆变桥可以产生三相交流电。采用正弦脉宽调制技术可以把矩形波变成正弦波。如果控制系统仅用一个单片机，那么单片机需要进行大量的数据运算，负荷太大。所以使用专用于生产三相SPWM波控制信号的大规模集成电路芯片SA4828，该芯片主要用于变频调速。SA4828与微处理器连接，完成外围控制能力，使单片机可以有更多的时间可以检查、测量并且监控。
2 交流异步电动机的变频调速
2.1 异步电动机的调速分类
异步电动机又叫感应电动机，是一种将电能转化为急性能的交流电机，其分类和特性如表2-1所示。
表2-1
2.2 变频调速的现状
很多年以前人们就开始研究变频调速，那时候在机械调速领域，直流调速占据了领军地位。虽然直流调速控制系统比较简单而且电磁转矩优良，但其仍然有很多缺点，在维修方面特别复杂，拆换也不方便，消耗了大量的人力物力财力。所以专业人员就想寻找改进或者替代的方法。尤其是变频调速的出现，它具有多方面优点，具有很大多研究意义和开发价值。电力电子技术在20世纪70年代以后发展特别快，变频调速技术也随之取得了很大的进步。尤其是进入20世纪90年代后，半导体开关器件IGBT的出现，单片机的发展，专用调速芯片的出现，使得交流电动机调速的性能大大提升，具有很多优点，在某些方面的性能甚至超越直流调速。变频器的性能和功能也在进一步提高，因为很多公司致力于研究专用大规模集成电路、半导体开关件和传感器，比如美国MITEL公司研制的S4828芯片。现在的变频器已经做的非常好，其操作简单方便，价格也合理，它的功能特别多适用于很多领域，而且使用寿命也很长。
2.3 变频调速的原理
交流异步电动机的转速可用以下式子表示：
式中：n－电动机转速；
P－电动机磁极对数；
f－电源频率；
s－转差率。
由式可知，电动机的磁极对数p、转差率s和频率f均对电动机转速有影响，如果f、s不变，p越大n则越小；如果f、p不变，s越大n反而越小；如果
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