臺灣博碩士論文加值系統

我國人口快速老化，加上生活習慣的改變，衍生出許多慢性病、功能性障礙及相關的醫療復健問題，因此電動代步車對於年老體衰者、病患或不良於行者，是相當貼心的輔助工具。
近年來，國內醫療器材產業在政府大力支持下，快速成長。其中，電動代步車己逐漸踏上國際舞臺，再加上全世界對於兼具能源與環保效益相關的電動車日益重視，電動輪椅之製造技術及性能品質的提升變得非常重要。
大部分電動代步車，主要還是以直流馬達為主，因為其控制容易，驅動電路簡單為最大優點，但直流馬達需要碳刷及換向片來做換向，而在換向時碳刷會產生火花，造成磨損，提高維護成本。近年來，業界開始使用無刷DC 馬達，具有效率高、體積小、免維修、製造形狀不受限制等優點。但是無刷馬達控制線路較為複雜，製造技術高，成本昂貴，尚無法完全取代直流馬達。
本篇論文，設計以一個數位信號處理器(dsPIC 30F3011)為基礎，配合三相電橋控制電路之硬體架構，建構無刷馬達電動代步車的運動控制器。實驗結果發現，技術的關鍵所在於MOSFET的溫升快慢，溫升速度將會影響電動代步車的穩定性。
如何使MOSFET的溫升減緩將會是未來研究的方向。

Taiwan now is an aged country. Besides, the prosperous development of industry has changed compatriotic life style. The abnormal habits, diet, and less exercise cause many chronic illnesses, functional handicaps and rehabilitations. There is a great necessity and development in Electric Vehicles regarding for the aged and patients.

In last few years, with the government’s support, the domestic medical supplies industry developed prosperously. Especially, the development of Electric Vehicle has played an important role in international competition. Above all, the world focuses on both energy-saving and environmental protection benefit. Research and development of the Electric Vehicles become much more important.

Majority of the domestic Electric Vehicle manufacturers rely mainly on DC motor at present. Its control is apt to drive the circuit simply to be the greatest advantage, but the DC motor needs carbon brushes and reversing slices to reverse. The carbon brushes will spark when reversing. It’s worn down easily and result in maintain cost rising as its defects. Recently, some manufactures start to use Brushless DC Motor, which is high efficiency, smaller volume, exempts services and manufacture shape is not limited. However, the Brushless DC Motor’s control method is complex, the manufacture technique is high, the cost is expensive. This is the reason why the Brushless DC Motor can not substitute for DC Motor completely.

In this paper, we take DIGITAL SIGNAL PROCESSOR (dsPIC 30F3011) as the foundation, coordinating with three-phase electric bridge control circuit, to design the Brushless DC Motor Electric Vehicle movement controller. Experimental result shows that the technical key lies in temperature rising speed of MOSFET. It will affect the electrical operating stability of vehicle. How to decrease the MOSFET temperature rising speed is the next research subject.

中文摘要 i
英文摘要 iii
誌謝 v
目錄 vi
表目錄 ix
圖目錄 x
符號表 xii
第一章 緒論 1
1.1研究動機 1
1.2 產業現況 2
1.3 電動代步車的科技 3
1.4 研究目的 4
1.5 內容大網 5
第二章 直流無刷馬達構造與數學模式 6
2.1 直流無刷馬達基本介紹 6
2.1.1 直流無刷馬達特徵 7
2.1.2 直流馬達與直流無刷馬達間的差異 8
2.2 直流無刷馬達數學方程式 9
第三章 直流無刷馬達控制架構與驅動方式 14
3.1 直流無刷馬達控制架構 14
3.2 直流無刷馬達驅動方式 15
3.2.1 120°矩形波電壓導電方式 17
3.2.2 180°矩形波電壓導電方式 18
3.3 直流無刷馬達換相時機 20
3.4 轉速控制 22
第四章 電動代步車驅動系統介紹 25
4.1電動代步車系統架構 25
4.2 控制晶片介紹 26
4.2.1 dsPIC數位訊號控制器簡介 26
4.2.2 ADC模組 29
4.2.3 輸出比較模組 30
4.2.4 輸入捕捉模組 33
4.2.5馬達控制PWM模組 34
4.3電動代步車控制器電路設計 36
4.3.1 中樞系統 36
4.3.2 速度電壓擷取單元 36
4.3.3鑰匙開關偵測單元 37
4.3.4馬達控制單元 38
4.3.5電磁閥控制單元 39
4.3.6溫度檢測單元 39
4.3.7電壓檢測單元 41
4.3.8電流檢測單元 41
4.4電動代步車控制器軟體架構介紹 42
第五章 實驗結果 44
5.1 電動代步車規格 44
5.2 控制訊號基本量測 45
5.2.1 馬達三相電壓量測 45
5.2.2 馬達相電流量測 46
5.2.3 霍爾訊號量測 46
5.2.4 過電流時，控制方式比較 47
5.3 電動代步車基本性能測試 48
5.3.1 速度量測 48
5.3.2 煞車距離量測 49
5.3.3 爬坡測試 49
5.4 加載壽命測試 51
第六章 結論與未來發展 53
6.1 結論 53
6.2 未來發展 53
參考文獻 54
作者簡介 57

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