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调速电路设计任务与要求:设计电机驱动主回路,实现直流电机的正反向转动;设计PWM驱动信号发生电路;设计电机转速显示电路;设计电机转速调节电路,可以按键或电位器调节电机转速;安装调试。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,使用单片机是极为便的。其法是通过改变电机电枢电压接通时间与通电期的比值(即占空比)来控制电机速度。这种法称为脉冲宽度调制(PulseWidthModulation),简称PWM。改变占空比的法有3种:定宽调频法,这种法是保持t1不变,只改变t2,这样期T(或频率)也随之改变;(2)调宽调频法,保持t1不变,而改变t2,这样也使期T(或频率)改变;(3)定频调宽法,这种法是使期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法都改变了期(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式的PWM控制,因为采用这种式,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案三)脉宽可调波发生电路四)硬件设计与分析1)系统硬件组成图2-