基于單片機控制的pwm直流調速系統(tǒng)

《基于單片機控制的pwm直流調速系統(tǒng)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）0引言脈寬調制（PulseWidthModulation）控制技術，通常簡稱為PWM控制技術，是利用半導體開關器件的導通和關斷，把直流電壓變成電壓脈沖列，控制電壓脈沖的寬度或周期以達到變壓目的，或控制電壓脈沖的寬度和周期以達到變壓變頻目的的一種控制技術。近年來，電氣傳動的PWM控制技術以成為電氣傳動自動控制技術的熱點之一。直流電動機因其可以方便地通過改變電樞電壓和勵磁0電流實現(xiàn)大范圍的調速而得到廣泛的應用，調節(jié)電樞串聯(lián)電阻來改變電樞上的電壓，是最經典的直流電機調速方法，但是有相當部分的電能

2、消耗在所串聯(lián)電阻上，很不經濟。80年代，以晶閘管為功率開關器件的斬波調速器以其無級、高效、節(jié)能而得到大力推廣。但晶閘管斬波調速器不足之處是晶閘管一旦被觸發(fā)，其關斷必須依賴換流電容和換流電感振蕩產生反壓來實現(xiàn)，換流電容和電感增加了裝置的成本，也增加了換流損耗；電源電壓下降還會導致?lián)Q流失敗，使系統(tǒng)的可靠性降低；此外，由于晶閘管的開、關時間比較長，加上存在換流環(huán)節(jié)，使得斬波器的工作頻率不能太高（一般在300Hz以下）電機上的力矩脈動和電流脈動比較嚴重。因此直流斬波調速呼喚快速自關斷器件。于是90年代出現(xiàn)了以IGBT為代表，具有

3、自關斷能力并可在高速下工作的功率器件作為開關元件的PWM直流調速系統(tǒng)成為更為先進的直流調速方案。縱觀電氣傳動國內外發(fā)展的情況，雖然直流電動機因其結構復雜、成本較高、維修保養(yǎng)費用較貴以及隨著電力電子技術的進步對交流調速問題的解決，交流調速在發(fā)達國家已經占據主導地位，但是在我國目前仍有大量的各類機床和系統(tǒng)使用直流電動機作為伺服驅動,有些用模擬PWM控制、有些用晶閘管移相控制。如果將其改造為微處理器控制PWM調速控制，使其具有控制方式多樣化,能與數字速度給定信號直接接口等優(yōu)點，則有利于國家工業(yè)化的發(fā)展。PWM直流電動機調壓調速

4、系統(tǒng)擁有需用的功率元件少、線路簡單、控制方便、開關頻率高、低速性能好、穩(wěn)速精度高及調速范圍寬等優(yōu)點，在工廠企業(yè)得到廣泛的應用。通過學習并熟練掌握這個調速系統(tǒng)，對我們今后的工作有十分重要的意義。73遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）1調速原理的分析本章重點在于直流電動機調速方法的分析，通過對直流電機結構的介紹引出直流電機的調速原理，進而對各種調速方法進行介紹、分析與比較，從而選擇應用脈寬調制（PulseWidthModulation）控制技術對直流電動機進行轉速控制。本章最后還對霍爾效應及其原理進行了介紹，目的在于應用霍爾效

5、應實現(xiàn)轉速的測量與反饋。1.1直流電機的結構與調速原理1.1.1直流電機的結構直流電機的結構是多種多樣的，但任何直流電機都包括定子部分和轉子部分，這兩部分間存在著一定大小的氣隙，使電機中電路和磁場發(fā)生相對運動。直流電機定子部分主要由主磁極、電刷裝置和換向極等組成，轉子部分主要由電樞繞組、換向器和轉軸等構成。結構圖如圖1-1：圖1-1直流電機結構圖Fig.1-1StructurediagramofDC-motor1-電刷；2-磁軛；3-永久磁鋼；4-極靴；5-電樞繞組；6-內磁軛1-Brush;2-Yoke;3-Perma

6、netMagnet;4-PoleShoe;5-ArmatureWinding;6-InnerPunchYoke1.1.2直流電機的調速原理為了提高勞動生產率和保證產品的質量，就要求生產機械能以最合理的速度進行工作，這樣就要求對生產機械的核心部分——電機，進行調速控制。直流電機的轉速n與其他參數的關系如公式1-1(1-1)73遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）式中——電樞供電電壓（V）；——電樞電流（A）；——電樞回路總電阻（）；——勵磁磁通（Wb）；——電勢系數；由公式1-1可見，改變、、這三個參數中的任何一個都可以另轉速

7、得到改變。所以直流電機有三種基本調速方法：1）改變電樞的供電電壓；2）改變勵磁磁通；3）改變電樞回路總電阻。改變電樞回路總電阻調速，可以通過在電樞回路中串接電阻來實現(xiàn)。如公式1-2。(1-2)式中是外接電阻。由此可見，當負載一定時，外接電阻的增大，會導致電樞回路總電阻R的增大，從而使n減少。其機械特性如圖1-2，M為轉矩。圖1-2改變電樞回路總電阻調速時的機械特性Fig.1-2Themechanicalcharacteristicofspeedcontrolbychangingthetotalresistanceofar

8、maturecircuit這種調速方法是有級調速的，調速不平滑，而且串接了電阻增大了電路的功耗，所以這種方法一般不使用。改變電樞的供電電壓調速，就是改變電樞兩端的電壓73遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文），使速度n也改變?，F(xiàn)在隨著電力電子技術的發(fā)展，可以方便的改變電壓的輸出值，從而可以方便的改變電機的轉速。其機械特性如