文档介绍：设计报告书
、采用PWM控制的调速方法
图1为PWM降压斩波器的原理电路及输出电压波形。在图1a中,假定晶体
管V1先导通T1,秒(忽略V1的管压降,这期间电源电压Ud全部加到电枢上),然后关断T2秒(这期间电枢端电压为零)。如此反复,则电枢端电压波形如图1b中所示。电动机电枢端电压Ua为其平均值。
图1 PWM降压斩波器原理电路及输出电压波形
原理图 b)输出电压波形
(3)
式(3)中
(4)
为一个周期T中,晶体管V1导通时间的比率,称为负载率或占空比。使用下面三种方法中的任何一种,都可以改变的值,从而达到调压的目的:
(1)定宽调频法:T1保持一定,使T2在0~∞范围内变化;
(2)调宽调频法:T2保持一定,使T1在0~∞范围内变化
(3)定频调宽法:T1+T2=T保持一定,使T,在0~T范围内变化。
不管哪种方法,的变化范围均为0≤≤l,因而电枢电压平均值Ua的调节范围为0~Ud,均为正值,即电动机只能在某一方向调速,称为不可逆调速。当需要电动机在正、反向两个方向调速运转,即可逆调速时,就要使用图1—2a所示的桥式(或称H型)降压斩波电路。
在图2a中,晶体管V1、V4是同时导通同时关断的,V2、V3也是同时导通同时关断的,但V1与V2、V3与V4都不允许同时导通,否则电源Ud直通短路。设V1、V4先同时导通T1秒后同时关断,间隔一定时间(为避免电源直通短路。该间隔时间称为死区时问)之后,再使V2、V3同时导通T2秒后同时关断,如此反复,则电动机电枢端电压波形如图2b所示。
图2 桥式PWM降压斩波器原理电路及输出电压波形
a)原理图 b)输出电压波形
电动机电枢端电压的平均值为
(4)
由于0≤≤1,Ua值的范围是-Ud~+Ud,因而电动机可以在正、反两个方向调速运转。
图3给出了两种PWM斩波电路的电枢电压平均值的特性曲线。
图3两种斩波器的输出电压特性
、元器件的选择比较
、基于IGBT和 MOSFET功率管的驱动电路设计的比较
IGBT驱动电路能驱动大型的功率设备,但价格高。MOSFET能驱动较大的功率设备,价格比IGBT低很多。
本课程设计是驱动小功率直流电动机,可以用IGBT和 MOSFET功率管的驱动电路设计。但电动机功率仅为100W,所以本课程设计采用MOSFET管来进行控制。
功率场效应管(MOSFET)与双极型功率相比具有如下特点:
(MOSFET)是电压控制型器件(双极型是电流控制型器件),因此在驱动大电流时无需推动级,电路较简单;
,可达108Ω以上;
,开关速度高(开关时间为几十纳秒到几百纳秒),开关损耗小;
,并且场效应管(MOSFET)的输入电容比双极型的输入电容小得多,所以它的交流输入阻抗极高;噪声也小,最合适制作Hi-Fi音响;
(MOSFET)可以多个并联使用,增加输出电流而无需均流电阻。
、 89S52单片机
52单片机价格便宜,使用简单、方便,功能较齐全,能够达到控制本电路的要求。所本本课程设计采用89S52单片机。
、光耦隔离开关
光耦隔离开关是一种把发光元件和光敏元件封装在同一壳体内,中间通过电→光→电的转换来传输电信号的半导体光电子器件。光耦以光信号为媒介来实现电信号的耦合与传递,输入与输出在电气上完全隔离,具有抗干扰性能强的特点。采用光耦隔离可以很好地实现弱电和强电的隔离,达到抗干扰目的。
、 7805稳压管
7805能使输入电压(正常条件7-25伏)转化为5伏左右输出,供光耦隔离开关发光部分及单片机等供电。价格便宜,使用方便。
IRF740 MOSFET功率管
1管脚(G)接输入信号,2管脚(s)接地,3管脚(D)接电压源。

图4 IRF740示意图图5 IRF740主要参数
、直流电机参数
额定转速1600r/min,额定电压220V。
设计题目:PWM控制的直流电动机调速系统设计
1、前言
近年来,随着科技的进步,电力电子技术得到了迅速的发展,直流电机得到了越来越广泛的应用。直流它具有优良的调速特性,调速平滑、方便,调速范围广;过载能力大,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无级快速起动、制动和反转;需要能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求,从而对直流电机的调速提出了较高的要求,改变电枢回路电阻调速,改变电枢电压调速等技术已远远不能满足要求,这时通过PWM方式控制直流电机调速的方法应运而生。
采用传统的调速系统主要有以下缺陷:模拟电路容易随时间漂移,会产生一些不必要的热损耗,以