文档介绍：《电子技术》课程设计报告课题:直流电机PWM调速电路班级  电气1107 学号 1101205712学生姓名     王海彬   专业      电气信息类      学院     电子与电气工程学院    指导教师  电子技术课程设计指导小组  淮阴工学院电子与电气工程学院2012年05月直流电机PWM调速电路1)设计任务与要求:,实现直流电机的正反向转动;;;,可以按键或电位器调节电机转速;。二)系统原理及功能概述1)直流电机脉宽调速电路原理对小功率直流电机调速系统,使用单片机是极为方便的。其方法是通过改变电机电枢电压接通时间与通电周期的比值(即占空比)来控制电机速度。这种方法称为脉冲宽度调制(PulseWidthModulation),简称PWM。改变占空比的方法有3种:(1)定宽调频法,这种方法是保持t1不变,只改变t2,这样周期T(或频率)也随之改变;(2)调宽调频法,保持t1不变,而改变t2,这样也使周期T(或频率)改变;(3)定频调宽法,这种方法是使周期T(或频率)不变,而同时改变t2和t1由,当控制频率与系统的固有频率接近于前两种方法都改变了周期(或频率)时,将会引起振荡,用的比较少,因此本系统用的是定频调宽法。在脉冲作用下,当电机通电时,速度增加。电机断电时,速度逐渐减小。只要按一定规律,改变通断电时间,即可实现对电机的转速控制。设电机永远接通电源时,其最大转速为Vmax,设占空比D=t1/T,则电机的平均速度为Vd,平均速度Vd与占空比D的函数曲线如图1-2所示,从图可以看出,VD与占空比D并不是完全线性关系(图中实线),当系统允许时,可以将其近似的看成线性关系(图中虚线),本系统采用近似法。平均速度与占空比的关系2)比例积分控制规律系统的控制算法主要采用了PI控制算法。其控制算法为:其中Kp为比例系数,Ti为积分系数。若单片机的采样周期为T,则上式可近似为:上式即为位置式PI控制算法。这里我们采用其增量式控制算法,根据递推原理可得:则增量式控制算法为:其中Kp为控制器比例系数,Ki为积分时间常数。由于系统采用了比例积分调节器简称PI调节器,使系统在扰动的作用下,通过PI调节器的调节作用使电动机的转速达到静态无差,从而实现了静态无差。无静差调速系统中,比例积分调节器的比例部分使动态响应比较快无滞后,积分部分使系统消除静差。3)直流电机调速原理直流电机转速n的表达式为:式中:U-电枢端电压;I-电枢电流;R-电枢电路总电阻;Φ-每极磁通量;K-与电机结构有关的常数,因此直流电机转速n的控制方法有三种,主要以调压调速为主。本控制器主要通过脉宽调制PWM来控制电动机电枢电压,实现调速。调脉宽的方式有三种:定频调宽、定宽调频和调宽调频。本系统采用了定频调脉宽方式的PWM控制,因为采用这种方式,电动机在运转时比较稳定;并且在采用单片机产生PWM脉冲的软件实现上比较方便。对直流电机转速的控制即可采用开环控制,也可采用闭环控制。与开环控制相比,速度控制闭环系统的机械特性有以下优越性:闭环系统的机械特性与开环系统机械特性相比,其性能大大提高;理想空载转速相同时,闭环系统的静差率(额定负载时电机转速降落与理想空载转速之比)要小得多;当要求的静差率相同时,闭环调速系统的调速范围可以大大提高。转速设定值偏差                 转速输出直流电机速度闭环控制方案三)脉宽可调方波发生电路四)硬件设计与分析1)系统硬件组成图2-1为该系统硬件电路设计框图。根据本系统要求通过软件编程定义键盘各键的功能及显示控制。  有关驱动及主回路控制电路见下几节。整个系统控制过程为:键盘输入控制信号、参数及速度给定值,单片机经过速度闭环、运算,控制P口(自行定义)输出脉冲的占空比,从而控制电机的转速,并经显示电路显示出来。驱动控制电路见图2-3。将单片机软件产生的PWM信号经并联使用的施密特反相器,对IGBT进行驱动。2)驱动控制电路驱动控制电路见图2-3。将单片机软件产生的PWM信号经并联使用的施密特反相器,对IGBT进行驱动。驱动控制电路3)主回路控制电路主电路控制电路见图2-2。220交流电压经过桥式整流电路的整流,再经过电容滤波,经过IGBT元件的功率放大,加到直流电机的两端控制电机。主电路控制电路4)测速电路测速电路5)显示电路显示电路见图2-5。选用共阴8段数码管,采用MAX7219驱动。MAX7219是一种高集成化的串行输入/输出的共阴极LED显示驱动器。每片可驱动8位7段加小数点的共阴极数码管,可以数片级联,而与微处理器的连接只需3根线。MAX7219内部设有扫描电路,除了更新显示数据时从单片机接收数据外,平时独