電動助力攜行具電機控制器設計研究

1.4萬字 33頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘要
現如今軍用承重裝備能夠使士兵稍微舒適的攜帶相對重一點軍備，使得他們負重時不會因為較長的距離和時間而感覺到筋疲力盡。然而這種裝備通常把負荷的大部分重量分擔在士兵肩上，使其骨骼長時期處于拉緊狀態(tài)，足夠重量的負荷會對其產生長期損害。電動助力攜行具能夠使士兵在行進中背負高達噸級的武器裝備 系統(tǒng)本身的動力裝置能夠協(xié)助士兵長距離、長時間的高速運動。隨著電動助力攜行具技術的成熟，單兵的行進效率將會大幅提升，高速且持久的快速行進將會在戰(zhàn)場上發(fā)揮重大作用。
此次課題主要目的是設計一款穩(wěn)定的、在各種工況下能工作的電動助力攜行具的電機控制器，使得穿戴者可以及時的通過手動調節(jié)行進速度。本文首先分析了電動助力攜行具控制器的研究背景，確定了將要達到的控制功能。根據攜行具的特點及參數對選擇使用永磁直流無刷電機和鋰電池作為電機和驅動電池。而后對主要幾類常用的功率器件比較分析后最終采用功率MOSFET作為功率開關，然后分析調速控制原理和功率MOSFET并聯(lián)均流特性，設計功率MOSFET并聯(lián)電路，功率模塊驅動以及硬件保護電路。其次，由于功率MOSFET在其開關過程中會產生損耗，并以熱量形式散發(fā)，此時如果散熱功能不好，可能會燒壞功率MOSFET，故本文分析了功率MOSFET的散熱路徑，計算散熱器熱阻，設計了合理的散熱器。最后采用了飛思卡爾16位單片機MC9S12XEP100作為微控制器，設計了能夠達到控制目的的控制模塊電路。


關鍵詞：電機控制器；直流無刷電機；功率MOSFET；散熱器