CN102468794A - 电动自行车位置电流双闭环控制器 - Google Patents

Abstract

本发明采用位置电流双闭环控制。外环为位置环，自行车曲柄旋转位置作为给定信号，电机旋转位置作为反馈信号，通过位置调节器实现闭环，确保电机的输出位置准确地复现输入位置信号；内环为电流环，通过电流调节器实现，具有抑制启、制动电流，加速电流的响应过程等作用。本发明可以实现电机向电动自行车提供完全的辅助动力，不仅使骑行感觉更舒畅，更因为省略了采集力矩信号的机械装置，大大降低成本和减少故障率，必将成为电动自行车升级换代产品。

Description

电动自行车位置电流双闭环控制器

所属技术领域

本发明涉及一种电动自行车驱动控制器。

背景技术

现有的电动自行车最先进的驱动控制器采用“力矩传感控制方式”，即根据驱动机构输出的力矩大小，通过改变总线电压而改变输出功率，以实现骑行电动自行车时，电机按照设定的要求提供辅助动力。该方式较以前的“速度传感控制方式”，有很大提高，但是仍然不能实现完全的辅助效果，而且采集力矩信号的机械装置，结构复杂、成本高、故障率大。

发明内容

本发明所采用的技术方案采用控制系统外环为位置环，自行车曲柄旋转位置(角位移)作为给定信号，电机旋转位置(角位移)作为反馈信号，通过位置调节器(APR)实现闭环，确保电机的输出位置准确地复现输入位置信号；控制系统内环为电流环，通过电流调节器(ACR)实现，具有抑制启、制动电流，加速电流的响应过程等作用。

本发明的有益效果是提供了一种新型电动自行车驱动控制器，可以实现电机向电动自行车提供的完全的辅助动力，骑行感觉更舒畅，特别是省略了采集力矩信号的机械装置，大大降低成本和减少故障率，成为升级换代产品。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明进一步说明。

图1是位置电流双闭环控制系统原理图，图2是位置电流双闭环控制系统硬件结构图。

图1中：CPS为曲柄位置信号发生器、APR为位置调节器、ACR为电流调节器、PWM为脉宽调制器、PWM为电机位置传感器。

具体实施方式

曲柄位置信号发生器(CPS)产生的信号作为给定位置信号θ^*，电机位置传感器(BQ)采集的电机转子位置信号作为反馈信号θ，两者一起送给位置调节器(APR)形成位置闭环。位置调节器的输出作为电流信号的给定值I^*，与电机反馈的电流信号I一起送入电流调节器(ACR)形成电流环。电流调节器的输出送给PWM脉宽调节器，形成PWM调制波，控制输入到电机的实际电压，从而实现电机的控制。

具体硬件实现采用Texas Instrument(TI)公司生产的TMS320LF2407DSP控制器作为主控芯片。转子位置信号采用位置传感器(BQ)检测，送入DSP控制器一方面与位置给定信号比较构成位置闭环，另一方面作为PWM的换相信号。电流信号通过串联在主回路中的采样电阻获得，电流信号一方面输入到DSP的ADCINx(x＝1，2，3)引脚，通过A/D转换单元行转换为数字信号，用于电流闭环调节；另一方面可用于电流保护。由DSP控制器输出六路PWM信号(PWM1-PWM6)，来控制逆变器的开关管。PWM波输出受换相信号和位置调节器的控制。位置调节器(APR)和电流调节器(ACR)采用PID算法实现。

Claims (6)

1.一种电动自行车位置电流双闭环控制器包括以下部件组成：(1)曲柄位置信号发生器、(2)位置调节器、(3)电流调节器、(4)脉宽调制器、(5)电机位置传感器，其特征是：控制系统采用位置电流双闭环方式，通过位置闭环确保电机的输出位置准确地复现输入位置信号，同时通过电流闭环实现抑制启、制动电流，加速电流响应过程，以达到理想的调速目的。

2.根据权利要求1所述的曲柄位置信号发生器其特征在于：采用光电传感器采集曲柄位置信号，作为系统的输入信号。

3.根据权利要求1所述的位置调节器其特征在于：通过位置调节器实现位置闭环，确保电机输出位置准确复现输入位置信号。

4.根据权利要求1所述的电流调节器其特征在于：通过电流调节器实现电流闭环，达到抑制启、制动电流，加速电流响应过程的目的。

5.根据权利要求1所述的脉宽调制器其特征在于：采用PWM脉宽调制技术，通过改变PWM控制脉冲的占空比来调节输入电机的平均直流电压，已达到调速的目的。

6.根据权利要求1所述的电机位置传感器其特征在于：采用电机位置传感器采集电机转子的位置信号，一方面作为位置反馈信号，另一方面作为无刷直流电机的换相信号。

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