本文档介绍了E-BIKE无刷直流电机控制器的设计，该控制器带有一个特殊的电机控制芯片μPD78F0712。要描述了PWM控制电路的结构以及电源开关器件，控制电路，保护电路和软件的选择。μPD78F0712;无刷直流电机;控制器;电动自行车简介电动自行车是一种安全，经济，清洁的生态车辆。不仅具有独特的优势，而且具有能源和环境竞争力，但也可以更实用的方式采用。代控制技术实现了机电一体化的目标，因此具有广阔的发展前景。许多速度控制精度不高的应用中，无刷直流电机（BLDC）的速度控制模式主要通过开环PWM调制实现。PWM信号叠加在通电逻辑信号上，通过外部提供PWM占空比实现速度变化。材料易于实施且成本低。前市场上大多数电动自行车速度规定采用这种方法。了提高E-BIKE无刷直流电机的控制性能，本文档提供了一种基于NECμPD78F0712电机专用控制芯片的控制方案，并控制速度和闭环电动机电流。标是改善其动态和静态特性并优化其控制性能。
μPD78F0712μPD78F0712是专用于NEC 8位电机控制的控制芯片。16K ROM，768字节RAM;自动编程功能;芯片上的看门狗定时器; 10位逆变器控制电路; 4通道的10位A / D转换; 15个IO端口，实时输出端口。于μPD78F0712所述DC无刷电动机的控制系统的框图被示出在图1的方框图的各功能块的功能如下：给定电路的速度获得模拟速度的数据自行车手柄，控制电路将MCU的控制信号转换为功率MOSFET的控制信号，并控制功率管的导通状态;交流电流控制控制电机电流，恒温阀芯电流反馈用于检测电机电流，位置反馈用于检测电机转子位置，无传感器电路确定转子在功能中的位置发动机的电动势。面将具体描述每个部分的电路和功能。
置检测电路无刷直流电机使用三个霍尔效应器件，空间差为120°，用于位置检测。输出波形如图2所示。旦三个信号被滤波，它们将由微控制器的三个外部中断输入引脚处理，以获得正确的转子位置信息。据确定的开关控制逻辑切换MCU以获得连续的输出转矩，从而电机可以正常工作。时，根据三个信号的位置信息，可以通过微分计算获得电动机的实际转速，以确保系统的稳定性。
置采样电路如图3所示。压检测电路电压检测电路的功能是实时检测电池的输出电压，以防止电池的损坏。作过载。压保护功能在控制程序中通过分压输出电压并通过控制芯片的模数转换电路进行转换来实现。流检测电路电流检测电路用于检测运行期间电机绕组和电源电路中流过的电流的瞬时值，并对闭环控制进行电流采样。统的过流保护。了减少按照对直流电动机的发动机控制模式的无操作原理，5毫欧的电阻插入在三相电源控制电路的下臂和系统地之间的系统成本，端子上的电压被放大并且电流被采样。源电路如图4所示。源电压为48 V.使用三相逆变桥电路。作模式为双向电源，即每个占空比每60度切换一个功率管。率晶体管在120度激活，同一桥的两个MOSFET不需要增加死区时间。制电路控制电路通常包括两种形式：专用控制芯片或用于形成控制电路的分立器件。
统采用后一种方案，采用保证可靠性的原则，可以降低系统成本。分立元件组成的相桥臂控制电路如图5所示。件控制策略该系统采用全速数字控制速度和电流闭合双回路，其特点是：调试方便，控制策略易于更改。度环使用传统的PI控制策略，电流环使用PI控制方案和EMF反馈补偿。件设计采用模块化控制方案，包括速度和位置参考采样，速度计算，闭环控制以及其他功能，通过MCU控制软件。
统软件的流程如图6所示。机控制由软件执行，该软件根据实际速度执行电压和电流的闭环计算，并通过改变系统软件的占空比来实现。PWM输出脉冲。PWM控制脉冲的频率为20 KHz，可最大限度地降低系统的电磁噪声。流环的计算周期为100μs，速度环的计算周期为500μs。控制原理的结构如图7所示。型的测试和分析根据系统的要求，使用新日风华6号作为测试样机，所用的无刷直流电动机的指标是以下：标称电压：48V;额定功率：240W，额定扭矩：6N.m;额定转速：发动机输出300转/分：≥80％;额定电流：7A。更换控制卡的同时保持其他系统控制电路不变的原型如图8所示。据电动自行车的性能要求，进行了以下功能测试，系统性能为显着改善。•120°/ 60°的电机切换功能通过更改开关逻辑控制器完成两个电机的开关控制。·制动器被禁用。·电动辅助制动和反向充电软件可以控制制动力的幅度和相反方向的负载电流。·以恒定速度巡航功能。•闭环闭环速度和电流控制提高了速度跟踪的准确性，并减少了运行期间的扭矩波动。·失速保护装置可在失速时保护电路。·欠压保护可防止电池过度放电。·一些其他辅助功能。
统测试证明，与当前的E-BIKE市场相比，该系统已经执行了所有基本控制功能。此基础上，增加了当前的速度和闭环控制，以提高系统的动态响应性能。
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