【正文】 目 錄基于MC51單片機的直流電機PWM調速系統(tǒng) 1摘 要 1Abstract 21前言 3 3 3 3 4 5 5 62系統(tǒng)總體方案論證 7 7 83硬件電路的模塊設計 8 8 參數(shù)描述 9 IR2110驅動電路中IGBT抗干擾設計 11 IR2110功率驅動介紹 12 IR2100內(nèi)部結構原理圖及管腳說明 12 IR2110的自舉電路 13 IGBT H橋驅動電路原理 14 16 TLP250光耦隔離 16 PC817數(shù)據(jù)采集隔離 1過壓反饋保護 1過壓反饋方案設計 18 TL431介紹 19 194軟件設計 20 PWM實現(xiàn)方式方案論證 20 21 23 23 235調試結果描述 246結論 25致謝 26參考文獻 27附錄1 整個系統(tǒng)電路原理圖附錄2 整個系統(tǒng)PCB電路圖附錄3 穩(wěn)壓電源原理圖附錄4 穩(wěn)壓電源PCB圖附錄5 元器件清單 附錄6 系統(tǒng)印制板圖基于MC51單片機的直流電機PWM調速系統(tǒng)摘 要本文介紹一種基于MC51單片機控制的 PWM直流電機脈寬調速系統(tǒng)。系統(tǒng)以廉價的MC51單片機為控制核心，以直流電機為控制對象。從系統(tǒng)的角度出發(fā)，對電路進行總體方案論證設計，確定電路各個的功能模塊之間的功能銜接和接口設置，詳細分析了各個模塊的方案論證和參數(shù)設置。整個系統(tǒng)利用51單片機的定時器產(chǎn)生10K左右的PWM脈沖，通過帶有功率驅動作用的TLP250光耦實現(xiàn)控制單元與驅動單元的強弱電隔離，采用2片IGBT和MOSFET等一類電壓型功率開關管專用驅動芯片IR2110，驅動IGBT—FGA25N120構成的H橋電路實現(xiàn)對直流電機的調速，利用TL43線性光耦PC817和AD0832構成的電壓采集單元實現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制，提高整個系統(tǒng)的智能化、自動化水平，為工業(yè)生產(chǎn)應用提供可能。關鍵字 MC51，PWM，光耦隔離，IR2110，IGBT The PWM speed regulating system of DC motor based on MC51AbstractThe thesis introduces a PWM speed regulating system of motor based on MC51 microcontroller. The system is designed on the affordable MC51 mircocontroller for the . motor. From the systematic prespective, the thesis describes the circuit design and its prehensive evaluation,which determines how to do with the functional linkage and interface between functional modules in the electric circuit. Besides, the evaluation of each module and the involved parameters are fully explained in the thesis. The system uses MC51’s timer to generate 10k pluse and uses TLP250 optical coupler to realize the strong and weak optoelectronic isolation between the control units and driving units. The implement of the speed regulation by the Hbridge circuits which are constructed by voltagebased power switching transistors and specific IR2110, IGBT FGA25N120 Driving Chips, including two IGBT and MOSFET chips. And the Voltage Acquisition Collection of TL431, PC817 Linear Opticcoupler and AD0832 is desgined to do the closedloop control in the system. The above considerations finally help to improve intelligentization and automation of the overall system and give the possibility to the industrial application.Keyword MC51, PWM, optical coupler’s isolation, IR2110, IGBT1前言現(xiàn)在電氣傳動的主要方向之一是電機調速系統(tǒng)采用微處理器實現(xiàn)數(shù)字化控制。從上世紀80年代中后期起，世界各大電氣公司如ABB、通用、西屋、西門子等都在競相開發(fā)數(shù)字式調速傳動裝置，經(jīng)過二十幾年的發(fā)展，當前直流調速已發(fā)展到一個很高的技術水平：功率元件采用可控硅；控制板采用表面安裝技術；控制方式采用電源換相、相位控制[1]。特別是采用了微處理器及其他先進電力電子技術，使數(shù)字式直流調速裝置在精度的準確性、控制性能的優(yōu)良性和抗干擾的性能有很大的提高和發(fā)展，在國內(nèi)外得到廣泛的應用。數(shù)字化直流調速裝置作為目前最新控制水平的傳動方式顯示了強大優(yōu)勢。全數(shù)字化直流調速系統(tǒng)不斷升級換代，為工程應用和工業(yè)生產(chǎn)提供了優(yōu)越的條件。采用微處理器控制，使整個調速系統(tǒng)的數(shù)字化程度，智能化程度有很大改觀；采用微處理器控制，使調速系統(tǒng)在結構上簡單化，可靠性提高，操作維護變得簡捷，電機穩(wěn)態(tài)運行時轉速精度等方面達到較高水平。由于微處理器具有較佳的性價比，所以微處理器在工業(yè)過程及設備控制中得到日益廣泛的應用。近年來，盡管交流調速系統(tǒng)發(fā)展很快，但是直流電機憑借其良好的啟動、制動性能，在金屬切削機床、軋鋼機、海洋鉆機、挖掘機、造紙機、礦井卷揚機、電鍍、高層電梯等需要廣泛范圍內(nèi)平滑調速的高性能可控電力拖動領域中仍得到了廣泛的應用?，F(xiàn)階段，我國還沒有自主的全數(shù)字化直流調速控制裝置生產(chǎn)商，而國外先進的控制器價格昂貴，且技術轉讓受限，為此研究及更好的使用國外先進的控制器，吸收國外先進的數(shù)字化直流電機調速裝置的優(yōu)點，具有重要的實際意義和重大的經(jīng)濟價值。20世紀70年代以來，直流電機傳動經(jīng)歷了重大的技術、裝備變革。整流器的更新?lián)Q代，以晶閘管整流裝置取代了習用已久的直流發(fā)電機電動機組及水銀整流裝置使直流電氣傳動完成了一次大的躍進[1]。同時，高集成化、小型化、高可靠性及低成本成為控制的電路的發(fā)展方向。使直流調速系統(tǒng)的性能指標大幅提高，應用范圍不斷擴大。直流調速技術不斷發(fā)展，走向成熟化、完善化、系列化、標準化，在可逆脈寬調速、高精度的電氣傳動領域中仍然難以替代[1]。 早期直流傳動的控制系統(tǒng)采用模擬分離器件構成，由于模擬器件有其固有的缺點，如存在溫漂、零漂電壓，構成系統(tǒng)的器件較多，使得模擬直流傳動系統(tǒng)的控制精度及可靠性較低[2]。隨著計算機控制技術的發(fā)展，微處理器已經(jīng)廣泛使用于直流傳動系統(tǒng)，實現(xiàn)了全數(shù)字化控制。由于微處理器以數(shù)字信號工作，控制手段靈活方便，抗干擾能力強。所以，全數(shù)字直流調速控制精度、可靠性和穩(wěn)定性比模擬直流調速系統(tǒng)大大提高。所以，直流傳動控制采用微處理器實現(xiàn)全數(shù)字化，使直流調速系統(tǒng)進入一個嶄新的階段。微處理器誕生于上個世紀七十年代，隨著集成電路大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路制造工藝的迅速發(fā)展，微處理器的性價比越來越高。此外，由于電力電子技術的發(fā)展，制作工藝的提升，使得大功率電子器件的性能迅速提高。為微處理器普遍用于控制電機提供了可能，利用微處理器控制電機完成各種新穎的、高性能的控制策略，使電機的各種潛在能力得到充分的發(fā)揮，使電機的性能更符合工業(yè)生產(chǎn)使用要求[2]，還促進了電機生產(chǎn)商研發(fā)出各種如步進電機、無刷直流電機、開關磁阻電動機等便于控制且實用的新型電機，使電機的發(fā)展出現(xiàn)了新的變化