LN电机驱动模块详解

LN电机驱动模块详解
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L298N电机驱动器使用说明书注意:本说明书中添加超链接的按CTRL并点击连接,即可看到内容。

1.信号电源引入端

2.控制信号输入端

3.直流电机调速PWM脉宽信号输

入端。(控制步进电机或者控制

直流电机无需调速时,保持此状

态)

4.控制信号指示灯

5

.光电隔离(抗干扰)

6.核心芯片(L298N)

7.二极管桥式续流保护8.电源滤波

9.端子接线

实例一:步进电机的控制实例

步进电机是数字控制电机,它将脉冲信号转变成角位移,即给一个脉冲信号,步进电机就转动一个角度,因此非常适合于单片机控制。步进电机可分为反应式步进电机(简称VR)、永磁式步进电机(简称PM)和混合式步进电机(简称HB)。

一、步进电机最大特点是:

1、它是通过输入脉冲信号来进行控制的。

2、电机的总转动角度由输入脉冲数决定。

3、电机的转速由脉冲信号频率决定。

二、步进电机的驱动电路

根据控制信号工作,控制信号由单片机产生。(或者其他信号源)

三、基本原理作用如下:

两相四拍工作模式时序图:

(1)控制换相顺序

1、通电换相这一过程称为脉冲分配。

例如:

1、两相四线步进电机的四拍工作方式,其各相通电顺序为(A-B-A’-B’)依次

通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B相的通断。)

2、两相四线步进电机的四拍工作方式,其各相通电顺序为:

(A-AB-B-BA’-A’-A’B’-B’-B’

依次循环。(出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用八拍工作方式)

(2)控制步进电机的转向

如果给定工作方式正序换相通电,步进电机正转,如果按反序通电换相,则电机就反转。如:正转通电顺序是:(A-B-A’-B’依次循环。)则反转的通电顺序是:(B‘-A’-B-A依次循环。)

参考下例:

(3)控制步进电机的速度

如果给步进电机发一个控制脉冲,它就转一步,再发一个脉冲,它会再转一步。两个脉冲的间隔越短,步进电机就转得越快。调整单片机发出的脉冲频率,就可以对步进电机进行调速。(注意:如果脉冲频率的速度大于了电机的反应速度,那么步进电机将会出现失步现象)。

参考下例:

(4)四相电机的控制程序

实例二:直流电机的控制实例

使用直流/步进两用驱动器可以驱动两台直流电机。分别为M1和M2。引脚

A,B可用于输入PWM脉宽调制信号对电机进行调速控制。(如果无须调速可将两引脚接5V,使电机工作在最高速状态,既将短接帽短接)实现电机正反转就更容易了,输入信号端IN1接高电平输入端IN2接低电平,电机M1正转。(如果信号端IN1接低电平, IN2接高电平,电机M1反转。)控制另一台电机是同样的方式,输入信号端IN3接高电平,输入端IN4接低电平,电机M2正转。(反之则反转),PWM信号端A控制M1调速,PWM信号端B控制M2调速。

可参考下图表:

电机驱动控制模块

用L298N搭成的电机驱动控制模块 L298N是一款较常用的高电压大电流全桥双路电机驱动芯片,用TTL电平输入控制信号即可实现对伺服电机、直流电机及步进电机等多种电机的控制。下图为L298N的外观及管脚定义图。+V SS 输出电流控制端B 输出端4 输出端3 输入端4 使能端B 输入端3 逻辑电路供电电压V SS 地 输入端2 使能端A 输入端1 电机供电电压V S 输出端2 输出端1 输出电流控制端A

一片L298N 中包含了两路控制放大电路,也就是说,用一片L298N 芯片可以搭成两个同类型电机的控制电路。取其中的一路搭建的电机控制电路如下图所示。其中,13、14脚为电机控制输出端,直接接在电机的两个输入端;10、11、12脚为逻辑电路输入端,可以直接与单片机、PLC 等控制芯片相连;9脚V SS 接+5V 的逻辑电路电源,4脚V S 接电机的电源,电压大小即电机额定输入电压;8脚接地。这里V SS 及V S 两端与地之间须要接一个100nF 的电容,电容的位置要尽量靠近接地点。如果这两端与地之间在距离接地点较远的位置已经接有较大容量的电容的话,那么在靠近接地点的地方还是需要通过一个小一些的电容接地。 电机 +V SS +V S en 反转及停止。当向C 、D 两端输入同样电平时,可实现电机的快速停止。另外使使能端V en 置零也可以使电机停止,但是这里不推荐这种方法。如果控制电路中有电源开关的话,要确定L298N 上电以后再将V en 置高,而掉电之前要将V en 置零。 L298N 的电机电源V S 最大可以接46V 的电压,输出电流最大可达到3A ,而在快速停止时不可超过2A 。如果需要输出更大的电流的话,可以将两路甚至多路控制放大电路并联,即将几路的V en 、V S 、地端、输入端及输出端分别相连。

《驱动电机及控制技术》课程标准-电气自动化专业

《电机驱动技术》课程标准 一、课程基本信息 二、课程定位与作用 (一)课程定位 《电机驱动技术》课程的开设是通过深入企业调研,与专业指导委员会专家共同论证,根据工作任务与职业能力分析,以必须、够用为度,以掌握知识、强化应用、培养技能为重点,以机电一体化相关工作任务为依据设置本课程。 (二)课程的作用 《电机驱动技术》课程是机电一体化专业必修的一门专业核心课程。是在电工电子、电力拖动等课程基础上,开设的一门综合性较强的核心课程,其任务是使学生掌握常用电动机的结构及其控制方法,培养学生对常用电动机的结构原理分析及控制策略的设计能力;对学生进行职业意识培养和职业道德教育,提高学生的综合素质与职业能力,增强学生适应职业变化的能力,为学生职业生涯的发展奠定基础。 三、课程设计理念 《电机驱动技术》课程的设计以生产实际中的具体案例为主,其服务目标是以就业为导向,以能力为本位,以素质为基础。注重实用性,坚持以实为本,避开高深理论推导和内部电路的过细研究,适当降低理论教学的重心,删除与实际工作关系不大的繁冗计算,注重外部特性及连线技能,同时兼顾对学生素质、能力的培养,做到既为后续课程服务,又能直接服务于工程技术应用能力的培养。 四、课程目标 学生通过学习《电机驱动技术》课程,使学生能掌握机电设备常使用的几种电动机--直流电动机、交流感应电动机、交流永磁电动机和开关磁阻电动机的结构、原理及应用以及驱动电动机的结构及其控制方法。熟悉电机调速、分析及控

制。结合生产生活实际,培养学生对所学专业知识的兴趣和爱好,养成自主学习与探究学习的良好习惯,从而能够解决专业技术实际问题,养成良好的工作方法、工作作风和职业道德。 【知识目标】 掌握驱动电机的结构原理及应用,掌握功率变换器电路及其应用技术,驱动电机控制技术及新型电机的结构特点与选用。 【能力目标】 能对对驱动电机各种控制电路进行选择、应用和设计,能够准确描述各种电机控制技术的控制原理及特点,并针对不同电机选用不同的控制方式。 【素质目标】 能整体把握驱动电机及控制技术的应用及在日后的工作中解决实际问题。培养学生实事求是的作风和创新精神,培养学生综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力,培养学生一丝不苟的工作作风和良好的团队协作精神。 五、课程内容设计 根据学院对机电一体化专业人才培养方案的要求,结合就业岗位的技能需求,按照职业教育理念,本课程设计了三个教学项目,具体内容如下:

电动汽车用轮毂电机的研究

电动汽车用轮毂电机的研究 张继晨 (武汉理工大学汽车工程学院;汽研1202;学号:1049721202240) 摘要:轮毂电机驱动系统是电动车辆的先进驱动方式,高品质的轮毂电机及其驱动控制系统是国内外电气工程领域的重要研究方向。本文阐述了轮毂电机的不同驱动方式及其国内外研究现状,在分析了轮毂电机驱动特点基础上,介绍了轮毂电机的结构,探讨轮毂电机驱动系统的控制,特别是转向时的差速控制,并思考轮毂电机发展的关键技术。 关键词:电动汽车;驱动系统;轮毂电机;差速控制 Application of In-Wheel Motors Used for Electric Automobile Zhang Jichen (School of Automobile Engineering, Wuhan University of Technology, Class: 1202, Number: 1049721202240) Abstract:As advanced drives for electric vehicles, it is one of the most important edge research areas to develop the high-performance in-wheel motors both at home and abroad. This article described two different driving methods and their application status at home and abroad. With a presentation of the features of in-wheel motors and drives, introduced the structure of the in-wheel motors, and propose the control of the in-wheel motors system, especially the control of the steering differential while some potential technical solutions for the drives are discussed. Key words: electric automobile; driving system; in-wheel motor; differential control 前言 随着全球资源紧缺与环境污染矛盾的不断凸显,作为具有节能和环保双重效益的电动汽车近几年得到了迅速的发展。目前电动汽车的电机、电池性能已经能基本上满足车辆性能的要求,在新结构、新控制、新技术等方面展示出了巨大的发展潜力。在各种形式驱动的电动汽车中,轮毂电机将是电动汽车的最终驱动形式。轮毂电机的快速响应特性可提高电动汽车的动态控制能力,使汽车在驱动、制动、转向等多种工况下均具有较好的表现。轮毂电机不但可以进行防抱死控制、牵引力控制、转矩矢量控制,还可以进行主动平顺性控制,因此轮毂电机可以替代传统汽车底盘中绝大部分执行机构。目前,对轮毂电机来说,最重要的技术是将电动机、传动系统、制动系统和悬架系统共同嵌入到车轮中,而体积过大时轮毂电机电动汽车普及的一个障碍。 1. 轮毂式电动汽车发展现状 轮毂式电动汽车是一种新兴的驱动式电动汽车,有两种基本形式,即直接驱动式电动轮和带轮边减速器电动轮。它直接将电机安装在车轮轮毂中,省略了传统的离合器、变速器、主减速器及差速器等部件,简化了整车结构,提高了传动效率,并且能通过控制技术实现对电动轮的电子差速控制。电动轮将成为未来电动汽车的发展方向。 1.1 国外研究现状 目前国际上对轮毂电机电动汽车的研究主要以日本为主。日本很早就开始了对轮毂电机研究和开发,取得了一系列的研究成果,其技术在世界各国电动汽车研究领域处于领先位置。日本庆应义塾大学的电动汽车研究小组先后研制了IZA、ECO、KAZ等电动汽车均采用轮毂电机驱动技术。2001年该小组研制了超级电动轿车“KAZ”,该车采用8个55kW的永磁同步电机驱动,最高车速达到了311km/h,0~100km/h的加速时间是8s,电动车轮匹配了一套行星齿轮减速机构。2004年,该小组再次推出电动轿车Eliica,该车采用8个直驱式轮毂电机直接驱动车辆,最高车速在良好工况下达到400km/h,0~60km/h加速时间为4s,大大提高了轮毂电动汽车的性能。 美国通用汽车公司也致力于轮毂电机电动汽车的研究,它对未来电动汽车发展提出了名为“Autonomy”的概念,其思想是将电动轮驱动与线控操作技术相结合。大大提高了汽车的操纵稳定性和智能化。轮毂电机驱动技术的采用使底盘空间增大,使汽车的布置结构更加灵活,且汽车的转向、制动和动力控制等系统都能通过线控操纵来实现,

电机驱动模块的使用

共享知识分享快乐 电机驱动模块的使用 2015212822 号学 张家梁学生姓名 应用物理学(通信基础科学)专业名称 理学院所在系(院) 指导教师韩康榕

日月年2017 4 4 卑微如蝼蚁、坚强似大象. 共享知识分享快乐 电机驱动模块的使用 张家梁 () 100876北京邮电大学,北京摘要:实验中使用电机驱动模块,采用一片双通道H桥电流控制电机驱动器DRV8833,可以同时驱动两个直流电机或一个步进电机,可通过代码改变DRV8833控制信号的占空比来改变电机的转速或LED的亮度,可以通过电流表、电压表、示波器等来完成对具体观测点的测量,对数据分析后验证功能是否正常。 信号驱动;示波器;PWM关键词:直流电机;步进电机;TI Cortex M4 The Use of Motor Drive Module JiaLiang Zhang (Department of Applied Physics, Beijing, BJ 10, China) Abstract:The motor drive module is used in the experiment,. The dual-channel H-bridge current control motor driver DRV8833 can drive two DC motors or one stepper motor at the same time. The duty cycle of the DRV8833 control signal can be changed by code to change the motor speed or LED Of the brightness, you can through the ammeter, voltmeter, oscilloscope, etc. to complete the measurement of the specific point of view, after the data analysis function is normal. Keywords: DC motor; stepper motor; TI Cortex M4; PWM signal driver; oscilloscope. 1引言 电机驱动模块包括直流电机和步进电机,同时由PWM信号驱动,从而改变电机转速。 直流电机的驱动程序需要液晶、滚轮、Tiva的PWM输出、定时器等多个模块共同配合完成。液晶用于显示电机转数、滚轮用来调节PWM 的占空比从而控制电机的转速、PWM 输出用于驱动直流电机旋转、而定时器则是用来检测电机的旋转数度。 2 实验原理 1.电机驱动模块布局 卑微如蝼蚁、坚强似大象. 共享知识分享快乐 2.直流电机的控制与测速 电路等效原理结构图:

驱动电机与控制技术技术试卷(A)

院 年 学期新能源汽车驱动电机技术课程试卷 共 3 页第 1 页题次 一 二 三 四 总分 得分 第一部分.概念辨析模块 请判断下列说法是否正确,正确在括号内画“√”,错误则在括号内画“×” (共25分,每空1分) ( )1、新能源汽车要求驱动电机体积小、质量轻,具有高可靠性和寿命长。 ( )2、新能源汽车无需要求驱动电机全速段高效运行。 ( )3、电机驱动系统一般由电动机、功率变换器、传感器和控制器组成。 ( )4、直流电机一般具有电刷装置和换向器。 ( )5、电刷装置的作用是把直流电压、直流电流引入或引出。 ( )6、磁导率是表示物质导磁性能的参数。 ( )7、直流电机的工作原理是通电直导线在磁场中受力。 ( )8、交流异步电机的工作原理是由三相交流电在定子绕组中产生旋转磁场,从而在鼠笼中产生感应电流,从而在磁场中受力。 ( )9、永磁同步电机的工作原理是通过电子开关电路产生旋转磁场,转子根据磁阻最小的原理进行旋转。 ( )10、无刷直流电机的工作原理是通过电子开关产生旋转磁场,转子跟随磁场旋转。 ( )11、开关磁阻电机的工作原理是三相交流电在定子绕组中产生旋转磁场,由永磁铁构成的转子跟随旋转磁场旋转。 ( )12、直流电机调速性能好,启动转矩大。 ( )13、直流电机控制复杂,易磨损。 ( )14、交流异步电机具有高可靠性,制造成本高。 ( )15、无刷直流电机无换向器和电刷,结构简单牢固,尺寸和质量小,基本免维护。 ( )16、开关磁阻电机一般定子凸极比转子凸极少两个。 ( )18、开关磁阻电机的成本相对而言最低。 ( )19、功率二极管基本结构和工作原理与电子电路中的二极管都是相同的。 ( )20、占空比指的是电力电子开关的导通时间与开关周期之比。 ( )21、直流斩波电路只有降压斩波电路。 ( )22、PWM 整流电路采用脉冲宽度调制控制,能够实现电能双向变换。 ( )23、轮毂电机结构简单、布置灵活,车辆的空间利用率高,传动系统效率高。 ( )24、开关磁阻电机的噪音较大。 ( )25、永磁同步电机和无刷直流电机的转子结构相似,都是由永磁铁组成。 第二部分.基本知识模块 下列题目只有一个正确答案,请选择正确答案并将代码填写在括号里。 (共15分,每题1分) 1.交流异步电机的转速为( )r/min 。 A 4000-6000 B 12000-15000 C 4000-10000 D >15000 2.永磁同步电机的转速为( )r/min 。 A 4000-6000 B 12000-15000 C 4000-10000 D >15000 3.磁通所通过的路径称为( ) A 磁感线 B 磁场强度 C 磁路 D 磁阻 4.用于制造永久磁铁和扬声器的磁钢的是( )。 A 硬磁材料 B 软磁材料 C 矩磁材料 D 普通材料 5.用于制造计算机中磁存储元件的磁芯、磁棒和磁膜等的是( )。 A 硬磁材料 B 软磁材料 C 矩磁材料 D 普通材料 6.用于制造电动机、变压器和继电器的铁芯的是( )。 A 硬磁材料 B 软磁材料 C 矩磁材料 D 普通材料 7.右图的电路符号所示为( )。 A 功率二极管 B 功率MOSFET C IGBT D GTR 8.功率MOSFET 指的是( )。 系 班 级 姓 名 学 号 命题教师 教研室负责人 系 负责人 试卷类型 A ………………………………………密封线………………………………………密封

L298N电机驱动模块详解

L298N电机驱动器使用说明书 注意:本说明书中添加超链接的按CTRL并点击连接,即可看到内容。

实例一:步进电机的控制实例 步进电机是数字控制电机,它将脉冲信号转变成角位移,即给一个脉冲信号,步进电机就转动一个角度,因此非常适合于单片机控制。步进电机可分为反应式步进电机(简称VR)、永磁式步进电机(简称PM)和混合式步进电机(简称HB)。 一、步进电机最大特点是: 1、它是通过输入脉冲信号来进行控制的。 2、电机的总转动角度由输入脉冲数决定。 3、电机的转速由脉冲信号频率决定。 二、步进电机的驱动电路 根据控制信号工作,控制信号由单片机产生。(或者其他信号源)

三、基本原理作用如下: 两相四拍工作模式时序图: (1)控制换相顺序 1、通电换相这一过程称为脉冲分配。 例如: 1、两相四线步进电机的四拍工作方式,其各相通电顺序为(A-B-A ’-B ’)通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B 相的通断。) 2、两相四线步进电机的四拍工作方式,其各相通电顺序为: (A -AB -B -BA ’-A ’-A ’B ’-B ’-B ’依次循环。(出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用八拍工作方式)

(2)控制步进电机的转向 如果给定工作方式正序换相通电,步进电机正转,如果按反序通电换相,则电机就反转。如:正转通电顺序是:(A-B-A’-B’依次循环。)则反转的通电顺序是:(B‘-A’-B-A依次循环。) 参考下例: (3)控制步进电机的速度 如果给步进电机发一个控制脉冲,它就转一步,再发一个脉冲,它会再转一步。两个脉冲的间隔越短,步进电机就转得越快。调整单片机发出的脉冲频率,就可以对步进电机进行调速。(注意:如果脉冲频率的速度大于了电机的反应速度,那么步进电机将会出现失步现象)。参考下例: (4)四相电机的控制程序

电动机的技术性能要求

电动机的技术性能要求 4.7.1 技术性能要求 4.7.1.1 电动机的设计应符合本技术规范书和被驱动设备制造厂商提出的特定使用要求。电动机的额定电压等级采用6kV。当运行在设计条件下时,电动机的额定容量应大于主机组VWO工况凝结水泵轴功率的15%,且应考虑电动机应有1.1的运行系数。由于工程厂址位于高海拔地区,因此投标方应根据海拔高度校正电动机额定容量,确保电动机能够在高海拔地区连续满载运行。当电动机在额定的功率,电压频率时,电动机功率因数的保证值在0.8以上;效率的保证值在92%以上。 4.7.1.2 电动机应为异步电动机。电动机应能在电源电压变化为额定电压的±10%内,或频率变化为额定频率的±5%内,或电压和频率同时改变,但变化之和的绝对值在10%内时连续满载运行。 4.7.1.3 电动机应为可变频启动和直接启动,能按被驱动设备的转速—转矩曲线所示的载荷进行成功的起动。当电源电压降低到额定电压的65%时,电动机应能实现自动起动。 4.7.1.4 电动机的起动电流,应达到与满足其应用要求的良好性能与经济设计一致的最低电流值。除非得到招标方的书面认可,否则,在额定电压条件下,电动机的最大起动电流不得超过其额定电流的6倍。在额定电压下,电动机起动过程中最低转矩的保证值应不低于0.5倍堵转转矩的保证值。 4.7.1.5 在规定的起动电压的极限值范围之内,电动机转子允许起动时间不得低于其加速时间。 4.7.1.6 电动机在冷态下连续起动应不少于2次,每次的起动循环周期不大于5分钟;热态起动应不少于1 次。如果起动时间不超过2~3秒,电动机应能够多次起动。此时定子导体温度不应超过120℃(电阻法或埋置检温计(ETD)法,具体选用哪种办法应严格按照GB755《旋转电机的定额与性能》相关标准执行)。投标方应提供电动机起动电流和起动时间保证值。 4.7.1.7 在额定功率下运行时,电动机应能承受从正常工作电源快速或慢速切换到另一个电源时施加在电动机上的扭矩引起的应力和过电压对绝缘的损害。此时应考虑电动机的剩余电压值可能是正常输入电压值的50%,与切换后的电源相位

电机驱动及控制模块

电机驱动及控制模块

3.3电机驱动及控制模块 331 电机特性 —小车前进的动力是通过直流电机来驱动的,直流电机是最早出现的电动机, 也是最早能实现调速的电动机。长期以来,直流电动机一直占据着调速控制的 统治地位。它具有良 图7主、从单片机小系统应用电路 好的线性调速特性,简单的控制性能, 较高的效率,优异的动态特性。系统 选用的大谷基础车的260马达作为驱动电机。其额定电压为 3-12V ,额定功率 0.02KW 额定转速 3000r/min 。 近年来,直流电动机的结构和控制方式都发生了很大变化, 随着计算机进入 控制领域,以及新型的电力电子功率元件的不断出现,使采用全控制型的开关 功率元件进行脉冲调制(Pulse Width Modulation 简称PWM 控制方式已经成 为主流,这种控制方式容易在单片机控制中实现。 BE yr CAPCAP 2+ CAP + CiP I * EP Z CAP b HT-OVTl rr-xrr: T-m TDU rae.-[tfi E-C'UTL 化UT2 H 山习4 F21TF 匸曲 ~IF P22 vcc P22 m 酯T KX1WXI Pi - ? TTCZ'JPJL Pl? YT 11 T m 電 XTALi P14 nffo/pss F13 D1TLJP3J P12 JP34 P1J PLD PA 回■! P 討TCAO PM 时 ow P 禹 PIO Vcc P]1 FOCUADQ P32 POL/ADL E>JJ ! Plfl Pt3(AD3 P]5 P 】6 f :^AD5 P17 P0*'AD6 PB7/AD7 RST Tmjpsi EX LVD^ fiZRST2 AL&FI 5 曲朗 卜⑷PJ 4 wwu TflrP34 ri 郴 PIT PM 廻p 北 F35 FiZiiP]! F24 F33 xrAi.3 P]3 j^TALL P.3L Pin tr 空【 时 LED T 级, 厂:1巧处4打"卜单怜机 VCC 鱼T Z? 1. P ■ ■ ?一 ■■ ■ ■ b w 1 ? 3 *?!>rr ? .1 L I I I I r —PF p p Lp

电动汽车驱动电机匹配设计.

电动汽车驱动电机匹配设计 目录 1 概述 (1) 2 世界电动汽车发展史 (2) 3 电驱动系统的基本要求 (5) 3.1电驱动系统结构 (5) 3.2电机的基本性能要求 (6) 4 电动汽车基本参数参数确定 (7) 4.1电动汽车基本参数要求 (7) 4.2 动力性指标 (7) 5 电机参数设计 (7) 5.1 以最高车速确定电机额定功率 (7) 5.2 根据要求车速的爬坡度计算 (8) 5.3 根据最大爬坡度确定电机的额定功率 (9) 5.4 根据额定功率来确定电机的最大功率 (9) 5.5 电机额定转速和转速的选择 (9) 6 传动系最大传动比的设计 (10) 7 电机的种类与性能分析 (11) 7.1 直流电动机 (11) 7.2交流三相感应电动机 (11)

7.3 永磁无刷直流电动机 (11) 7.4 开关磁阻电动机 (12) 8 电机的选择 (13) 9 电机其他选择与设计 (15) 9.1 电机形状位置设计 (15) 9.2 电机冷却设计 (15) 10 总结与展望 (17) 10.1 总结 (17) 10.2 问题与展望 (17) 致谢 (18) 参考文献 (19) 1.概述 汽车工业在促进世界经济飞速发展和给人们生活提供便利的同时,又展现出了其双刃剑的另一面,它将能源与环境问题推到了日益尴尬的处境。“能源、环境和安全”成为了21世纪世界汽车工业发展的3大主题。其中,能源与环境问题作为全球面临的重大挑战和制约汽车工业可持续发展的症结所在,更成为重中之重。电动汽车使用电能作为动力能源,而电能具有来源广、清洁无污染等特点。电动汽车被公认为21世纪重要的交通工具。 电动汽车是指汽车行驶的动力全部或部分来自电机驱动系统的汽车,它主要以动力电池组为车载能量源,是涉及机械、电子、电力、微机控制等多学科的高科技技术产品。按照汽车行驶动力来源的不同,一般将电动汽车划分为纯电动汽车(Pure Electric Vehicle,PEV)、混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle,HEV)、插电式混合动力电动汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicle,PHEV)和燃料电池电动汽车(Fuel Cell Electric Vehicle,FCEV)4种基本类型。 自1881年法国电气工程师Gustave Trouve制造出首辆电动汽车开始,电动汽车经历了曲折起伏的几个发展阶段,其中的决定因素就是动力电池技术和人们

几种车用驱动电机技术发展及其比较

几种车用驱动电机技术发展及其比较 应用在电动汽车上的电动机主要有直流电动机、交流感应电动机、永磁无刷电动机和开关磁阻电动机四类。 现代电动汽车驱动电动机的基本性能比较 项目直流电动机交流感应电动机永磁无刷电动机开关磁阻电动机功率密度低中高较高 峰值效率(%)85~89 90~95 95~97 <90 负荷效率(%)80~87 90~92 85~97 78~86 转速范围 4000~8000 12000~15000 4000~10000 >15000 (r/min) 可靠性一般好优秀好 结构坚固性差好一般优秀 电机尺寸大中小小 电动机质量重中轻轻 电动机成本 10 8~10 10~15 8~10 (美元/kW) 控制操作性能最好好好好 控制器成本低高高一般 综合评价差一般(坚固)优(高效)较优 资料来源:闫大伟陈世元.电动汽车驱动电机性能比较[J] .汽车电器,2004年第2期:4-6 直流电动机在电动汽车中应用最早,具有起步加速牵引力大、控制系统较简单、控制性能好

等优点,但其缺点是有机械换向器和机械式电刷,电机运转不能太高,过载能力、转速范围、功率体积比、功率重量比、系统效率、使用维护性等方面都受到限制,在目前新研制的电动汽车上已基本不再采用。 交流感应电动机是目前欧美国家电动汽车驱动系统的主流产品,功率覆盖面宽广,转速可高达12000-15000r/min;可采用空气冷却或液体冷却方式,冷却自由度高;对环境的适应性较好,能够实现再生反馈制动;与同样功率的直流电动机相比较,质量减轻一半左右,价格便宜,维修方便。其缺点是驱动电路复杂、效率及功率密度偏低,控制系统成本过高,其造价远远高于交流感应电动机本身,而且调速性能较差。 永磁无刷电动机采用圆柱形径向磁场结构或盘式轴向磁场结构,具有较高的功率密度和效率以及宽广的调速范围。按照磁钢在电机中的安放方式,永磁无刷电动机可分为内置式永磁无刷电机和表贴式永磁无刷电机,在电动汽车领域进行应用的主要是前一种类的内置式永磁同步电机,也称为混合式永磁磁阻电机。内置式永磁同步电机在永磁转矩的基础上迭加了磁阻转矩,以此来提高电机的过载能力和功率密度,而且易于弱磁调速,扩大恒功率范围运行。这种电动机的结构灵活、设计自由度大,在目前几类车用电动机中是性能最好的,适合成为电动汽车高效、高密度、宽调速牵引驱动,已经引起了各大汽车公司的关注,特别是获得日本汽车公司的青睐,在混合动力轿车上较多应用。如本田Insight、Civic电动汽车,丰田Prius、Crown、Estima EV电动汽车,日产R’IleSSa EV电动汽车等。美国汽车公司也在新车型设计中将永磁无刷电机作为主要采用的驱动电机,如美国UQM公司为美国军方机动车辆配套生产的30—100kW系列驱动电机就是采用的永磁无刷电动机。

电机驱动系统效率优化控制技术研究现状

1.2 电机驱动系统效率优化控制技术研究现状 电动汽车的动力由电动机提供,电机驱动系统(简称驱动系统)的性能直接影响了电动汽车的性能。电动汽车系统需要能够满足频繁停车启动、加速、大负载爬坡以及紧急制动等要求,也需要考虑到汽车行驶路况复杂多变,存在雨天、酷热、下雪等恶劣天气,以及颠簸、泥泞等复杂路况。另外,在满足行驶条件的情况下还应最大限度地保证驾驶人员和乘坐人员的舒适安全。作为电动汽车的核心部分,驱动系统应满足宽调速范围、宽转矩输出范围、良好的加减速(起动、制动)性能、运行效率高(提高续航里程)以及高可靠性等要求。 针对永磁同步电机驱动系统的效率优化,总体来说可分为以下三个方向: 1)从电机本体的电磁设计、制造工艺以及电机的材料着手,开发高效电机。 2)改进脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)技术,降低功率开关器件上的损耗从而提高逆变器的整体效率;降低变频器输出电压的谐波含量,如采取空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)技术和软开关技术,减小谐波含量从而提高驱动系统的整体效率。 3)研究合适的控制策略,在保证电机满足运行条件的情况下减小直流侧的功率输入,提高驱动系统的效率。 目前,针对永磁同步电机驱动系统效率优化所提出的控制策略很多,总体来说可以分为两大类:第一类是基于损耗模型的效率优化控制(Loss Model Control,LMC)策略;第二类是基于搜索法的效率优化控制(Search Control,SC)策略。下面分别进行概述。 1.2.1 基于损耗模型的效率优化控制策略 该控制策略作为一种基于前馈式的控制方法,基本原理是:在充分考虑电机各部分损耗的基础上,建立较为精确的损耗模型,根据电机运行状况(负载转矩和实际转速)计算出该运行状况下最优的控制变量(一般为磁场、电压或者电流)以减小驱动系统的损耗。若控制变量为电枢电流,对永磁电机驱动系统来讲一般选择最优的直轴电流i d和交轴电流i q,对混合励磁电机驱动系统来讲包括i d、i q以及励磁电流I f。这种控制策略目前已被广泛应用到了闭环传动系统中,可以保障电机驱动系统在全局运行范围内都能实现效优化。基于损耗模型的同步电机效率优化控制基本框图如图1.1所示。 基于损耗模型的驱动系统效率优化策略最早由T.M.Rowan和T.A.Lipo[1],以及H.G.Kim [2]等人提出并进行研究;1987年Bose[3][4]等人将该策略运用到永磁同步电机驱动系统中。美国学者X.Wei和R.D.Lorenz已将基于损耗模型控制策略结合直接转矩控制(Direct Torque Control,DTC)中,以提高永磁同步电机在瞬态过程中的效率[5]。针对同步电机而言,基于损耗模型的效率优化策略总共可以分为五种类型:考虑铁损的损耗模型控制策略[6][7]、考虑铜损的损耗模型控制策略[8][9]、考虑铁损和铜损的损耗模型控制策略[10][11]、基于电机精确损耗模型损耗模型控制策略[12][13]和约束条件下的损耗模型控制策略[14][15]。

电动车驱动电机和控制技术综述

电动车驱动电机及其控制技术综述 摘要:简述了电动车驱动系统及特点,在此基础上详细分析并比较了电动车主要电气驱动系统,着重介绍了一种深埋式永磁同步电动机及其控制系统,最后简要概述了电动车电气驱动系统的发展方向。 1 概述 电动车是一种安全、经济、清洁的绿色交通工具,不仅在能源、环境方面有其独特的优越性和竞争力,而且能够更方便地采用现代控制技术实现其机电一体化的目标,因而具有广阔的发展前景。 现有电动车大致可以分为以下几个主要部分:蓄电池、电池管理、充电系统、驱动系统、整车管理系统及车体等。驱动系统为电动车提供所需的动力,负责将电能转换成机械能。无论何种电动车的驱动系统,均具有基本相同的结构,都可以分成能源供给子系统、电气驱动子系统、机械传动子系统三部分,其中电气驱动子系统是电动车的心脏,主要包括电动机、功率电子元器件及控制部分。如图1所示。 其中,电动车驱动系统均具有相同或相似的功能模块,如图2所示。 2 电动车电气驱动系统比较 电动机的类型对电气驱动系统以及电动车整体性能影响非常大,评价电动车的电气驱动系统实质上主要就是对不同电动机及其控制方式进行比较和分析。目前正在应用或开发的电动车电动机主要有直流电动机、感应电动机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机四类。由这四类电动机所组成的驱动系统,其总体比较如下表所示。 电动车电气驱动系统用电动机比较表 下面分别对这几种电气驱动系统进行较为详细地分析和阐述。 2.1 直流驱动系统

直流电动机结构简单,具有优良的电磁转矩控制特性,所以直到20世纪80年代中期,它仍是国内外的主要研发对象。而且,目前国内用于电动车的绝大多数是直流驱动系统。 但普通直流电动机的机械换向结构易产生电火花,不宜在多尘、潮湿、易燃易爆环境中使用,其换向器维护困难,很难向大容量、高速度发展。此外,电火花产生的电磁干扰,对高度电子化的电动汽车来说将是致命的。此外,直流电动机价格高、体积和重量大。随着控制理论和电力电子技术的发展,直流驱动系统与其它驱动系统相比,已大大处于劣势。因此,目前国外各大公司研制的电动车电气驱动系统已逐渐淘汰了直流驱动系统。 2.2 感应电动机驱动系统 2.2.1 感应电动机 电动车感应电动机与一般感应电动机相比较具有以下特征: (1)稳定运行时,与一般感应电动机工况相似。 (2)驱动电动机没有一般感应电动机的起动过程,转差率小,转子上的集肤效应不明显。 (3)运行频率不是50hz,而是远远在此之上。 (4)采用变频调速方式时,转速与极数之间没有严格对应关系。 为此,电动车感应电动机设计方面如下特点: (1)尽力扩大恒转矩区,使电动机在高速运转时也能有较高转矩。而要提高转矩,则需尽量减小定转子之间的气隙,同时减小漏抗。 (2)更注重电动机的电磁优化设计,使转矩、功率和效率等因素达到综合最优。 (3)减少重量、体积,以增加与车体的适配性。 2.2.2 控制技术 应用于感应电动机的变频控制技术主要有三种:v/f控制、转差频率控制、矢量控制。20世纪90年代以前主要以pwm方式实现v/f控制和转差频率控制,但这两种控制技术因转速控制范围小,转矩特性不理想,而对于需频繁起动、加减速的电动车不太适宜。近几年

电机驱动模块的使用

电机驱动模块的使用 学号 2015212822 学生姓名张家梁 专业名称应用物理学(通信基础科学) 所在系(院)理学院 指导教师韩康榕 2017 年 4 月 4 日

电机驱动模块的使用 张家梁 (北京邮电大学,北京 100876) 摘要:实验中使用电机驱动模块,采用一片双通道H桥电流控制电机驱动器DRV8833,可以同时驱动两个直流电机或一个步进电机,可通过代码改变DRV8833控制信号的占空比来改变电机的转速或LED的亮度,可以通过电流表、电压表、示波器等来完成对具体观测点的测量,对数据分析后验证功能是否正常。 关键词:直流电机;步进电机;TI Cortex M4;PWM信号驱动;示波器 The Use of Motor Drive Module JiaLiang Zhang (Department of Applied Physics, Beijing, BJ 10, China) Abstract:The motor drive module is used in the experiment,. The dual-channel H-bridge current control motor driver DRV8833 can drive two DC motors or one stepper motor at the same time. The duty cycle of the DRV8833 control signal can be changed by code to change the motor speed or LED Of the brightness, you can through the ammeter, voltmeter, oscilloscope, etc. to complete the measurement of the specific point of view, after the data analysis function is normal. Keywords: DC motor; stepper motor; TI Cortex M4; PWM signal driver; oscilloscope. 1引言 电机驱动模块包括直流电机和步进电机,同时由PWM信号驱动,从而改变电机转速。直流电机的驱动程序需要液晶、滚轮、Tiva的PWM输出、定时器等多个模块共同配合完成。液晶用于显示电机转数、滚轮用来调节PWM 的占空比从而控制电机的转速、PWM 输出用于驱动直流电机旋转、而定时器则是用来检测电机的旋转数度。 2 实验原理 1.电机驱动模块布局

驱动电机系统简介

随着技术的不断进步,加上国家政策的大力扶持,新能源汽车已经成为了诸多汽车族的首选。相比传统汽车,新能源汽车具有环保、节能、简单三大优势,以电动机代替燃油机,由电机驱动而非自动变速箱。下面就给大家介绍一下新能源汽车的驱动电机系统。 传统的内燃机能高效产生转矩时的转速限制在一个窄的范围内,这就是为何传统内燃机汽车需要庞大而复杂的变速机构的原因;而电动机可以在相当宽广的速度范围内高效产生转矩,在纯电动车行驶过程中不需要换挡变速装置,操纵方便容易,噪音低。 与混合动力汽车相比,纯电动车使用单一电能源,电控系统大大减少了汽车内部机械传动系统,结构更简化,也降低了机械部件摩擦导致的能量损耗及噪音,节省了汽车内部空间、重量。电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行使中的主要执行结构,驱动电机及其控制系统是新能源汽车的核心部件(电池、电机、电控)之一,其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标,它是电动汽车的重要部件。

电动汽车中的燃料电池汽车FCV、混合动力汽车HEV和纯电动汽车EV三大类都要用电动机来驱动车轮行驶,选择合适的电动机是提高各类电动汽车性价比的重要因素,因此研发或完善能同时满足车辆行驶过程中的各项性能要求,并具有坚固耐用、造价低、效能高等特点的电动机驱动方式显得极其重要。 驱动电机系统是新能源车三大核心部件之一。电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行使中的主要执行结构,其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标,它是电动汽车的重要部件。电动汽车的整个驱动系统包括电动机驱动系统与其机械传动机构两个部分。电机驱动系统主要由电动机、功率转换器、控制器、各种检测传感器以及电源等部分构成,结构如下图所示。 电动机驱动系统的基本组成框图 电动机一般要求具有电动、发电两项功能,按类型可选用直流、交流、永磁无刷或开关磁阻等几种电动机,如图3。功率转换器按所选电机类型,有DC/DC 功率变换器、DC/AC功率变换器等形式,其作用是按所选电动机驱动电流要求,将蓄电池的直流电转换为相应电压等级的直流、交流或脉冲电源。电机是应用电磁感应原理运行的旋转电磁机械,用于实现电能向机械能的转换。运行时从电系统吸收电功率,向机械系统输出机械功率。电机驱动系统主要由电机、控制器(逆变器)构成,驱动电机和电机控制器所占的成本之比约为1:1,根据设计原理

《驱动电机及控制技术》教学大纲

《驱动电机及控制技术》教学大纲 一、授课对象 本课程适用于汽车服务系新能源汽车制造与装配专业(中、高级)班三年制 二、课程学时 总学时108课时,6课时/周,1学期授完。 三、课程的任务和目的 本课程是中等职业学校电子技术应用与维修专业教材,是一门机电类专业课程。其任务是:使学生掌握常用电动机的结构及其控制方法,培养学生对常用电动机的维护、保养与检修的技能和解决实际问题的能力;对学生进行职业意识培养和职业道德教育,提高学生的综合素质与职业能力,增强学生适应职业变化的能力,为学生职业生涯的发展奠定基础。 本课程目的是:使学生能掌握电动类、制冷类日用电器中主要使用的三种电动机——单相异步电动机、直流电动机和单相串励电动机的结构、原理及应用,以及电动类、制冷空调类电器专用电动机的结构及其控制方法。熟悉对上述电动机进行维护、保养与检修。结合生产生活实际,培养学生对所学专业知识的兴趣和爱好,养成自主学习与探究学习的良好习惯,从而能够解决专业技术实际问题,养成良好的工作方法、工作作风和职业道德。 四、课程内容和要求 第一章:直流电动机 8课时 1.教学内容: 第一节:直流电动机的结构和分类 第二节:直流电动机的工作原理与运行特性 第三节:直流电动机的起动、反转和调速。 2.教学要求与建议:了解直流电动机的基本结构和分类,掌握直流电动机 的基本工作原理,理解直流电动机的起动、反转、调速的原理和方法,初步了解 直流电动机常见故障的检修方法。 第二章:单相异步电动机 10课时 1.教学内容: 第一节:异步电动机的结构和工作原理 第二节:单相异步电动机的分类 第三节:单相异步电动机的反转和调速 2.教学要求与建议:了解单相异步电动机的基本结构,掌握单相异步电动 机的基本工作原理,理解异步电动机的分类和起动方式,了解单相异步电动机的 反转、调速的原理和方法,初步了解单相异步电动机常见故障及其检修方法。

小车的驱动模块

小车的组成 1、小车的运动性能取决于:它的电源模块和电机驱动模块 2、电源模块:为整个系统提供动力支持的部分。 电机驱动模块:驱动小车轮子的转动,是小车行进。 3、小车的驱动系统一般由控制器、功率变换器及电动机三个主要部分组成。 4、小车的驱动不但要求电机驱动系统具有高转矩重量比、宽调速范围、高可靠性,而且电机的转矩-转速特性受电源功率的影响,这就要求驱动具有尽可能宽的高效率区。 5、电机一般为直流电机,主要用到永磁直流电机、伺服电机及电机三种。直流电机的控制很简单,性能出众,直流电源也容易实现。 6、直流电机的驱动及控制需要电机驱动芯片进行驱动。常用的电机驱动芯片有: L297/298 ,MC33886 , ML4428.等 L298N内不包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器,即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器,接收标准TTL逻辑电平信号,可驱动46V、2A 以下的电机。

PWM调速 在对直流电动机电压的控制和驱动中,半导体功率器件(L298)在使用上可以分为两种方式: 线性放大驱动方式和开关驱动方式在线性放大驱动方式,半导体功率器件工作在线性区。

优点:控制原理简单,输出波动小,线性好,对邻近电路干扰小。 缺点:功率器件工作在线性区,功率低和散热问题严重。 开关驱动方式是使半导体功率器件工作在开关状态,通过脉调制(PWM )来控制电动机的电压,从而实现电动机转速的控制。 当开关管的驱动信号为高电平时,开关管导通,直流电动机电枢绕组两端有电压U. t1秒后,驱动信号变为低电平,开关管截止,电动机电枢两端电压为0. t2秒后,驱动信号重新变为高电平,开关管的动作重复前面的过程。 输出波形和计算 电动机的电枢绕组两端的电平平均值U 为: U D T U t t t U t U //)*1()21/()*1(==+= 其中D 为占空比,T t D /=

电机驱动控制系统

电机驱动控制系统 摘要 由于单片机具有体积小、集成度高、运算速度快、运行可靠、应用灵活、价格低廉以及面向控制等特点,因此在工业控制、数据采集、智能仪器仪表、智能化设备和各种家用电器等领域得到广泛的应用,而且发展非常迅猛。随着单片机应用技术水平不断提高,目前单片机的应用领域已经遍及几乎所有的领域。 与交流电动机相比,直流电机结构复杂、成本高、运行维护困难,但是直流电机具有良好的调速性能、较大的启动转矩和过载能力强等许多优点,因此在许多行业仍大量应用。近年来,直流电动机的机构和控制方式都发生了很大的变化。随着计算机进入控制领域以及新型的电力电子功率元器件的不断出现,采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制(Pulse Width Modulation,简称PWM)已成为直流电机新的调速方式。这种调速方法具有开关频率高、低速运行稳定、动态性能良好、效率高等优点,更重要的是这种控速方式很容易在单片机控制系统中实现,因此具有很好的发展前景。 本设计为单片机控制直流电机,以AT89C51单片机为核心,采用了PWM技术对电机进行控制,通过对占空比的计算达到精确调速的目的。由键盘控制电动机执行启停、速度和方向等各种功能,用红外对管测量电机的实际转速,并通过1602液晶显示出控制效果。设计上,键盘输入采用阵列式输入,用4*4的矩阵键盘形式,这样可以有效的减少对单片机I/O口的占用。

关键词:AT89C51 PWM 电机测速 一、硬件设计 1、总体设计

20 929303456781011121314151617318RFB 91112 10k 23

1918 2122232425262728 1.2.2 1602液晶显示模块 本模块实现了转速等显示功能。 D :方向;占空比;预设转速;实测速度; 1.2.3键盘模块 根据实验要求,需由按键完成对直流电机的控制功能,并经分 析得出需要16个按键,为节省I/O 口并配合软件设计,此模块使用了4*4的矩阵模式。并通过P1口与主机相连。 1.2.4 PWM 驱动电路模块设计与比较

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