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1.3 电动车控制器研究现状
1.3.1 电动车控制器发展现状
1.3.2 电动车控制器的控制策略
1.4 本文研究内容
本文主要研究无刷直流电机PWM控制策略及电流补偿方法和进行小功率（650W量级）电动车控制器设计。包括无刷直流电机相关研究和仿真，基于 微控制器的电动车控制器设计和实现，本文的具体研究内容如下：
（1）研究无刷直流电机的基本结构、运行原理、数学模型、控制系统架构和控制策略，分析无刷直流电机转矩脉动产生原因及其抑制措施，完成无刷直流电机开环和逐次比较闭环控制策略以及电流补偿方法仿真。
（2）通过对电动车控制器功能需求分析，进行基于STM8S105S6T60微控制器的电动车控制器硬件设计，其中包括电源模块、驱动模块、电流信号检测模块、霍尔位置信号检测模块、转把信号检测模块、巡航信号检测模块、倒车信号检测模块和刹信号车检测模块，并完成了电动车控制器电路板的PCB布局设计与实物制作。
（3）基于IAR Embedded Workbench开发环境，进行电动车控制器软件设计，其中包括主程序和TLI中断、TIM1中断、TIM3中断以及ADC1中断总共四个中断服务子程序，程序初始化在主程序中完成，在中断程序中实现电动车控制器的功能。
（4）对本文研究的电动车控制器进行实验测试，通过实验数据、波形进行电动车控制器功能验证和性能分析。其中包括电源电路输出模块的验证，功率管开通和关断时间检测，过流保护验证，电流补偿方法验证，电机测试系统输出结果分析。
1.5 本章小结
本章节论述了课题的研究背景、研究目的及意义，在大量阅读相关文献的基础上，分析了当前电动车及其控制器的发展现状以及电动车控制器的控制策略，介绍了论文的研究内容。
2 电动车无刷直流电机转矩脉动抑制仿真研究
2.1 无刷直流电机工作原理及数学模型
2.1.1 无刷直流电机基本结构
无刷直流电机是在保持有刷直流电机优良控制特性的基础上，以革除电刷和换相器为目的而研究开发的[29]。由于革除了直流电机采用的换向器和电刷，因此无刷直流电机无火花产生，特别适用于防爆型场所。
无刷直流电机由绕组定子、永磁转子和转子位置传感器组成。定子为嵌入铁芯中的多相绕组，可星形连接，也可三角形连接，并分别与功率管驱动电路相连，以便控制电机换相。转子多采用永磁磁铁构成，根据磁极所放位置的不同，可分为表面式磁极、嵌入式磁极和环形磁极[20]。转子位置传感器根据不同的原理可分为电磁感应式、光电式、磁敏式等。本文研究的无刷直流电机采用3个空间上相互间隔120°机械角度的霍尔传感器进行转子位置检测，其因体积小、价格低而被广泛应用于电机位置检测中。
2.1.2 无刷直流电机工作原理
无刷直流电机本体和三相全桥驱动电路等效电路图可用下图2.1表示，其中Vdc为直流母线电源，C为直流侧并联大电容，V1-V6为功率器件，R、L为电机等效模型的电阻和电感，其具体过程分析如下：
图2.1 无刷直流电机工作原理图
设电机转子开始时位于下图2.2（a）所示位置，功率器件V1，V6导通，具体电流流向见下图2.2（a），此时定子绕组产生合磁动势Fa，带动转子顺时针旋转。当转子转过一定角度时，见下图2.2（b）（本文选择的是PWM控制，因此转子转动角度应该为60°），霍尔传感器传送至驱动电路的霍尔信号也随之发生变化，驱动电路转而控制功率器件V1，V2导通，C相绕组代替B相绕组导通，见下图2.2（b），此时，定子绕组产生图2.2（b）所示合磁动势Fa，继续带动转子顺时针旋转。如此循环控制，霍尔传感器每检测到转子沿顺时针方向转动60°电角度，导通的功率器件就改变一次，使得定子绕组产生的合成磁势文持转子顺时针旋转，绕组导通顺序见下图2.2（a）-（f）。
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