开关磁阻电机驱动系统设计及电动自行车应用
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更新于2024-08-10
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"电动自行车驱动系统正常工作过程-asn-per编码规范"
本文主要探讨了电动自行车驱动系统的关键组件和工作流程,特别关注了开关磁阻电机的驱动电路设计。驱动芯片的选择是ILF250,它是一款由东芝公司制造的POWER MOSFET专用集成驱动芯片,具有8脚双列封装并自带光电隔离,最大驱动能力可达1.5A。这样的设计确保了功率驱动电路与PWM脉宽调制电路之间的可靠隔离,并且可以直接驱动POWER MOSFET,简化了驱动电路。
TLP250驱动芯片的主要特性包括输入阈值电流IF为5mA(最大),电源电流10c为11mA(典型),电源电压范围为10至35V,输出电流Io为±0.5A,开关时间tpLH/tpHL为0.5μs(最大)。驱动电路设计中,使用了带有光电隔离的TLP250来驱动小功率功率场效应管IR-FZ34N,以控制电动自行车的电动机。为了获得良好的线性放大效果,TLP250的8端和6端之间跨接了一个0.1μF的电容。
电动自行车驱动系统正常工作过程如下:首先,通过控制手柄发出启动信号,检测过温、欠压等保护信号。在确认所有系统状态正常后,根据位置传感器提供的电机转子位置,由DSP(数字信号处理器)生成相通断信号和PWM信号,这些信号控制POWER MOSFET,进而控制电动机绕组的通电,使得电动机转子转动。在运行中,如果出现故障,控制电路会通过功率电路执行保护措施,实现过流、欠压保护和刹车功能。
设计的电动自行车驱动系统基于开关磁阻电机,额定功率180W,设计车速20km/h,使用36V蓄电池,容量30Ah。系统实现了无级调速、过温保护、欠压保护、报警、过流保护和刹车断电等功能,有效保护电机和电池,确保电流稳定输出。开关磁阻电机驱动控制系统成本低、效率高,适合大规模生产。
然而,该设计也存在一些局限性,例如中轴驱动方式的机械损耗较大,以及外围保护电路复杂。作者建议使用智能模块如IPM,以提升系统的整体性能。
开关磁阻电机因其高效率、高起动转矩、宽调速范围和结构简单等优点,被广泛应用于电动自行车。通过微处理器如DSP的精确控制,能够灵活调整电机参数,满足不同性能需求,适用于电动车辆的各种运行条件。
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