【正文】 ..................... 11 驅動電路方案論證設計 .............................................. 12 隔離電路方案論證設計 .............................................. 19 數(shù)據(jù)采集、過壓反饋保護 ............................................ 22 穩(wěn)壓可調電源設計 .................................................. 23 4 軟件設計 ................................................................ 25 PWM 實現(xiàn)方式方案論證 .............................................. 25 程序流圖 .......................................................... 27 主要程序設計分析 .................................................. 27 5 調試結果描述 ............................................ 錯誤 !未定義書簽。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。 6 經(jīng)濟分析 ................................................................ 30 7 結論 .................................................................... 30 參考文獻 .................................................................. 31 附錄 1 整個系統(tǒng)電路原理圖 附錄 2穩(wěn)壓電源原理圖 附錄 3元器件清單 4 1 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。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。 現(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。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。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。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。 對于復雜的微處理器控制 電機 ,則要利用微處理器控制電機的電壓、電流、轉矩、轉速、轉角等，使電機按給定的指令準確工作。在先進的數(shù)控機床等數(shù)控位置伺服系統(tǒng)，已經(jīng)采用了如 DSP 等的高速微處理器，其執(zhí)行速度可達數(shù)百萬兆以上每秒，且具有適合的矩陣運算。由上式可知，直流電機的速度控制既可采用電樞控制法，也可采用磁場控制法。傳統(tǒng)的 改變電壓方法是在電樞回路中串聯(lián)一個電阻，通過調節(jié)電阻改變電樞電 7 壓，達到調速的目的，這種方法效率低、平滑度差，由于串聯(lián)電阻上要消耗電功率，因而經(jīng)濟效益低，而且轉速越慢，能耗越大。在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用其中脈寬調制 (PWM)應用更為廣泛。晶閘管的單向導電性，它不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆運行造成困難，性能較差，自動化控制程度差，調速過程較為復雜，不利于工業(yè)生產(chǎn)和小功率電路中采用?；贜E555， SG3525 等一系列的脈寬調速系統(tǒng)：此種方式采用 NE555 作為控制電路的核心，用于產(chǎn)生控制信號。改變占空比 D的值有三種方法： A、定寬調頻法：保持 1t 不變，只改變 t，這樣使周期 (或頻率 )也隨之改變。利用單片機的定時計數(shù)器外加軟件延時等方式來實現(xiàn)脈寬的自由調整，此種方式可簡化硬件電路，操作性強等優(yōu)點。 方案二：采用 MC51 單片機、功率集成電路芯片 L298 構成直流調速裝置。 方案三：采用 MC51 單片機、 IR2110 功率驅動芯片構成整個系統(tǒng)的核心實現(xiàn)對直流電機的調速。 IR2110 是專門的MOSFET 管和 IGBT 的驅動芯片，帶有自舉電路和隔離作用，有利于和單片機聯(lián)機工作，且IGBT 的工作電流可達 50A，電壓可達 1200V，適合工業(yè)生產(chǎn)應用。本系統(tǒng)的控制部分為 5V的弱電而驅動電路和負載電路為 110V 以上的直流電壓因此 在強弱電之間、數(shù)據(jù)采集之間分別利用了帶有驅動功能的光耦 TLP250 和線性光耦 PC817 實現(xiàn)強弱電隔離，信號串擾。然而MC51 產(chǎn)生的 PWM 只 有一路，這時候就必須把 PWM 信號利用邏輯延時電路變成兩路互為反向的控制信號。 圖 31中二極管 23D 、 24D 能使低電平或者可以說是 PWM 負信號通過，電阻 16R 、 17R 和電容 3C 、 4C 延遲了高電平信號向后傳送的時間，這樣就可以保證功率開關管可靠關斷后再給與其同一橋臂上的功率開關管加高電平信號，可以避免其同時導通。 IR2110設 計保護電路性能良好，安全性高，無控制信號時，電機處于剎車狀態(tài)，可用于很多工業(yè)領域。電路中為了防止 Q Q3 導通時高電壓串入 CCV 端損壞芯片， 13 在設計采用快恢復二極管 FR107，其快速恢復時間為 500ns 可有效地隔斷高壓信號串入IR2110。 為改善 PWM 控制脈沖的前后沿陡度并防止振蕩，減小 IGBT 集電極的電壓尖脈沖，一般應在柵極串聯(lián)十幾歐到幾百歐的限流電阻。雖然柵極串聯(lián)電阻小，有利于加快關斷速度和減小關斷損耗，也有利于避免關斷時集射極間電壓的 vtd/d 過小造成IGBT 誤開通。由于 IGBT 的柵 集極間存在的分布電容 GCC 和柵 射極間存在的分布電容 GEC 會產(chǎn) 生過大的utd/d ，故其開關轉換過程中易使 GU 突然升高而造成 CE間誤導通，從而損壞 IGBT。負過沖電壓將引起自舉電容過充電。故在設計 PCB 時，應采取下列方法以減小 VS 負過沖電壓： a、將功率管緊密放置，并在焊接功率器件時應盡量使引腳最短，以減少 PCB 布線長度和引腳間寄生電感的影響，引線應采用絞線或同軸電纜屏蔽線； b、 IR2110 盡可能靠近功率 IGBT 模塊放置； c、在電源 線與功率管之間應增加去耦電容，一般應選 F 或 F 的電容。 引腳 11（ SD）端為保護電路信號輸入端。 引腳 6（ BV ）及引腳 3（ ccV ）分別為上下通道互鎖輸出級電源輸入端。 IR2110 自舉電路的結果原理圖如圖 36 所示： 17 圖 36 IR2110 自舉電路原理圖 圖 36中 1C 及 1DV 分別為自舉電容和快速恢復二極管， 2C 為 CCV 的濾波電容。在經(jīng)過死區(qū)時間后， 2S 開通 CCV 經(jīng)過 1DV 、 2S 給 1C 充電。一般情況下為保證自舉電容將柵源電壓持續(xù)一段時間 ,選電容為其最小值的 15 倍左右。本設計同樣采用選用雙極式 H型 PWM 變換器。這時， + sU 加在電樞 AB 兩端， AB SUU? ，電樞電流 di 沿回路 1流通；當 ont t T?? 18 時， b1U 和 b4U 變?yōu)樨撝担?1VT 和 4VT 截止； b2U 和 b3U 變成正值，但是 2VT 和 3VT 并不能立即導通，因為在電樞電感釋放儲能的作用下， di 沿回路 2經(jīng)二極管 2VD 、 3VD 續(xù)流，在 2VD 和3VD 上的壓降使 2VT 、 3VT 集電極和發(fā)射極承受反壓，這時 AB SUU?? ， ABU 在一個周期內正負相間，這是雙極式 PWM 變換器的特征。當 2on Tt ? ，平均電壓為負值，電機反轉。當 12?? 時， ? 為正，電動機正轉；當 12?? 時， ? 為負，電動機負轉；當 12??時， ? =0，電動機停止。 隔離電 路方案論證設計 TLP250 光耦隔離 隔離是整個設計的關鍵環(huán)節(jié)，如果隔離沒有做好，將導致強弱電互相串擾，強電串到弱電的控制單元時會導致整個控制單元燒毀。 (min)； 開關時間 tpLH/tpHL= s(max)。因為AD 采集必須是模擬信號而不能使數(shù)字信號，所以在光耦選擇時本設計采用了線性光耦PC817。 PC817 光電耦合器在電路中不但可以起到反饋作用還可以起到強弱電隔離作用。 具體設計電路圖如圖 312： 23 圖 312 數(shù)據(jù)采集、閉環(huán)反饋電路設計圖 TL431 介紹 TL431 的電路圖形符號和基本接線如圖 313 所示： 圖 313 TL431 基本符號圖 TL431 相當于一只可調式齊納穩(wěn)壓管，輸出電壓由外部精密分壓電阻來設定。 因為系統(tǒng)需要的不同電壓值較多，且由于電機在正常工作時對電源的干擾很大，如 24 果只用一組電源難以防止干擾，為此在設計時采用了兩組可調的穩(wěn)壓電源為系統(tǒng)控制單元和驅動單元單獨供電。其電壓調整率和電流調整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構成的可調電壓穩(wěn)壓電源。然后，在給輸出端口置低電平 M— 個單位時間，即 20t /tM?— 。此方 案占用單片機資源比較少，使用較為簡單。本設計的總程序設計流程圖及其部分主要子程序流程圖。 輪轉次數(shù)加 1 if (Pro_CountCycle) Pro_Count=1。 重載定時器初始值 TL0=Tl0。 占空比加 100 break。 占空比加 1 break。 占空比減 10 break。通過改變占空比即可實現(xiàn)對直流電機的調速。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。 本設計在指導老師和身邊同學的共同努力下，經(jīng)過 13周畢業(yè)設計完成了 MC51 控制單位、光耦隔離、 IR2110 驅動電路、 IGBT H 橋電路、 A/D 數(shù)據(jù)采集單元的電路方案設計、參數(shù)計算、軟件編寫、整體調試，但是離真正的工程推廣和工業(yè)生產(chǎn)應用還有很多的工作要完成。而想要達到這樣的要求就必須不斷創(chuàng)新不斷改進。 UE9aQGn8xp$Ramp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3tnGK8! z89Am UE9aQGn8xp$Ramp。 ksv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z8vGt YM*Jgamp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn% Mz849Gx^G89Am UE9aQGn8xp$Ramp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t n GK8! z8vGt YM*Jgamp。 849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuW。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。qYpEh5pDx2zVkumamp。qYpEh5pDx2 zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 QA9wkxFyeQ^! dj sXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2z Vkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum a