一种基于DSP的电动自行车数字控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于DSP的电动自行车数字控制系统，包括人机交互界面、DSP芯片、直流电源、逆变电路和驱动模块，所述DSP芯片上分别连接人机交互界面和驱动模块，驱动模块还连接逆变电路，逆变电路还分别连接直流电源和电机M，DSP芯片输出PWM信号，经过驱动模块调理、放大后送至逆变电路，本发明专利技术基于DSP的电动自行车数字控制系统精度高，速度快，以高性能的DSP为核心、以软件控制为导向；可编程，对环境不敏感，可以实现准确的操作，采用先进的算法，采用多级辅助功能，易于升级；能够用软件实现复杂控制算法，而不需采用复杂的模拟电路设计。

【技术实现步骤摘要】
一种基于DSP的电动自行车数字控制系统
本专利技术涉及DSP
，具体是一种基于DSP的电动自行车数字控制系统。
技术介绍
调压调速是无刷直流电机最常用的调速方式其主要是通过改变加在电机电枢绕组两端的电压来改变电机的转速其通常是将电机的电压由额定电压向下调节以控制电机转速由额定转速向下变化这种调速方式能够实现驱动系统转速的大范围平滑调节，以下两种：1、旋转变流机构调节方式：旋转变流机构主要由一台原动机与一台发电机共同组成其实际上是一组输出电压可调的发电机组。其能够很好地实现调压调速的功能但其有体积庞大、系统复杂、维护不便的缺点限制了它的应用。2、静止变流机构调节方式：静止变流机构是使用晶闸管的一种变流装置。其在调速性能、经济性和可靠性上都较旋转变流机构有优势但其仍存在功率因素低、电压脉动大的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于DSP的电动自行车数字控制系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于DSP的电动自行车数字控制系统，包括人机交互界面、DSP芯片、直流电源、逆变电路和驱动模块，所述DSP芯片上分别连接人机交互界面和驱动模块，驱动模块还连接逆变电路，逆变电路还分别连接直流电源和电机M，DSP芯片输出PWM信号，经过驱动模块调理、放大后送至逆变电路，控制MOSFET管的通断，逆变电路根据驱动信号输出电源，驱动电机M转动，相电压、相电流及母线电压经检测电路输送给DSP芯片的ADC端口，经DSP芯片处理后获取转子位置信号，对电机进行闭环控制。作为本专利技术的进一步技术方案：所述DSP芯片采用3.3V直流电供电。作为本专利技术的进一步技术方案：所述DSP芯片采用TIC2000系列DSP中的TMS320F28335芯片。作为本专利技术的进一步技术方案：所述驱动模块采用DRV8301驱动器。作为本专利技术的进一步技术方案：所述逆变电路采用三相逆变电路。作为本专利技术的进一步技术方案：所述直流电源为6-60V电源。作为本专利技术的进一步技术方案：所述电机采用三相无刷直流电机。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术基于DSP的电动自行车数字控制系统精度高，速度快，以高性能的DSP为核心、以软件控制为导向；可编程，对环境不敏感，可以实现准确的操作，采用先进的算法，采用多级辅助功能，易于升级；能够用软件实现复杂控制算法，而不需采用复杂的模拟电路设计；可以通过软件程序修改实现不同的控制算法，无需更改硬件电路；可降低体积、重量和功耗。附图说明图1是系统硬件电路整体结构图；图2是电动机驱动器系统图；图3是三相无刷直流电动机驱动原理图。图4为电动自行车调速电路图。图5是系统软件设计总流程图。图6是电子换向程序流程图。图7是速度电流控制流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-7，实施例1：一种基于DSP的电动自行车数字控制系统，包括人机交互界面、DSP芯片、直流电源、逆变电路和驱动模块，所述DSP芯片上分别连接人机交互界面和驱动模块，驱动模块还连接逆变电路，逆变电路还分别连接直流电源和电机M，DSP芯片输出PWM信号，经过驱动模块调理、放大后送至逆变电路，控制MOSFET管的通断，逆变电路根据驱动信号输出电源，驱动电机M转动，相电压、相电流及母线电压经检测电路输送给DSP芯片的ADC端口，经DSP芯片处理后获取转子位置信号，对电机进行闭环控制。如图2所示，系统的结构不仅包括电机本体，还包括控单元、驱动单元（电源电路）、位置信号检测于一体的机电控制系统。电动机的驱动模块呈现模块化设计，硬件的简化与功能的大幅提升，扩展了未来软件伺服的发展空间。整体考虑到效率、功率密度、稳定度、带宽。伺服刚度等与均衡的设计符合一定的价格和可靠度先决条件。能明显降低控制器硬件成本，可显著改善控制的可靠性，数字电路温度漂移小，使信息的双向传递能力大大增强，提高了信息存储、监控、诊断以及分级控制的能力，使系统更加趋于智能化。本专利技术采用DSP型号为TI公司的C2000系列，TMS320F28335.将各种高级数字控制功能集成与一颗IC上，强大的信号处理能力可大幅提高应用效率，降低功耗。该系列DSP芯片是目前控制领域性能最高的处理器，具有精度高、速度快、集成度高等特点，为不同控制领域提供了高性能解决方案。集成了多种外设，能够单片实现绝大多数的典型控制系统。同时经过优化的内核可以有效提高系统的可靠性和灵活性。TMS320F28335浮点处理器，极大简化了开发周期，对控制应用的平均处理能力提高了近50%.TMS320F28335由3．3V单电源供电，拥有高32位中央处理单元，运算主频达150MHz，片上集成有丰富的外设资源，包括SPI、ePWM、eCAP、ADC等等，提高了数字信号的响应及处理过程，增强了控制器对电机的实时调控能力。本文采用3对PWM输出电机控制信号，7路ADC分别采集驱动电路三相交流相电压、直流输入电压和三相电流。DSP芯片采用3.3V直流电供电。DSP芯片采用TIC2000系列DSP中的TMS320F28335芯片。驱动模块采用DRV8301驱动器。逆变电路采用三相逆变电路。直流电源为6-60V电源。电机采用三相无刷直流电机。速度、电流控制程序设计根据无刷直流电机的数学模型可知，其转速基本上跟电压成正比，转矩基本和相电流成正比。为了使控制精度和动态性能达到最优，本系统选用了转速、电流双闭环调速系统。电流环采用调节器，速度环采用积分分离控制算法。它具有良好的起动和抗干扰性能，可以满足本系统的需要。速度、电流控制程序大致的工作过程如下，DSP以每1ms-10ms为一周期循环检测调速转把输出的电压，检测到的电压经采样后通过控制程序的相关算法转化成的占空比，占空比值越大则加载到电机两端的电压就越大，电机转速增加，当占空比达到无法通过调节电压来改变转速时，通过调节电机中的相电流大小来调节电机的转速。速度、电流控制程序流程图图7。实施例2，在实施例1的基础上，电动自行车在行驶过程中，需要根据路况进行速度的调节，调速电路跟汽车油门系统相似，在电动自行车中的油门可以近似成一个可变电阻，通过阻值的变化，进而使电压输出量改变，相当于改变电机端电压进行调速。电压量经过信号调节输入到电压跟随器，确保信号的持续稳定，最后进入处理芯片（DSP）的模数转换模块，进行处理运算。如图4所示，稳压管确保了输入DSP的电压在5V以内。对于本领域技术人员而言，显然本专利技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本专利技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于DSP的电动自行车数字控制系统，包括人机交互界面、DSP芯片、直流电源、逆变电路和驱动模块，其特征在于，所述DSP芯片上分别连接人机交互界面和驱动模块，驱动模块还连接逆变电路，逆变电路还分别连接直流电源和电机M，DSP芯片输出PWM信号，经过驱动模块调理、放大后送至逆变电路，控制 MOSFET 管的通断，逆变电路根据驱动信号输出电源，驱动电机M转动，相电压、相电流及母线电压经检测电路输送给DSP芯片的ADC端口，经DSP芯片处理后获取转子位置信号，对电机进行闭环控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于DSP的电动自行车数字控制系统，包括人机交互界面、DSP芯片、直流电源、逆变电路和驱动模块，其特征在于，所述DSP芯片上分别连接人机交互界面和驱动模块，驱动模块还连接逆变电路，逆变电路还分别连接直流电源和电机M，DSP芯片输出PWM信号，经过驱动模块调理、放大后送至逆变电路，控制MOSFET管的通断，逆变电路根据驱动信号输出电源，驱动电机M转动，相电压、相电流及母线电压经检测电路输送给DSP芯片的ADC端口，经DSP芯片处理后获取转子位置信号，对电机进行闭环控制。


2.根据权利要求1所述的一种基于DSP的电动自行车数字控制系统，其特征在于，所述DSP芯片采用TIC2000系列DSP中的TMS320F28335芯片。

【专利技术属性】
技术研发人员：乔勋，尹福祥，魏建敏，尹可宁，张彬，
申请(专利权)人：西京学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61