【正文】 的直流電壓 ,給直流電動機供電。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 轉(zhuǎn)速環(huán)的作用： （ 1）使轉(zhuǎn)速環(huán) n跟隨給定電壓 Un 變化，達到靜態(tài)無差。 PWM 調(diào)速系統(tǒng)采用 PI算法的軟件調(diào)節(jié)電流，電壓環(huán)，由于采用飽和非線形控制，使兩個調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)揮充分作用，系統(tǒng)具有很好的動靜態(tài)特性，是一種非常實用 的系統(tǒng) （ 2）轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計 轉(zhuǎn)速閉環(huán)的轉(zhuǎn)速反饋由直流測速發(fā)電機測速后，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臑V波電路濾去雜波，再進入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，然后送入單片機進行轉(zhuǎn)速控制。 （ 2）啟動時保證系統(tǒng)在也許的最大電流下恒流啟動。 再時 ， V2 V3 同時導(dǎo)通 T2 秒后同時關(guān)斷 ； 如此反復(fù) 。 (3) 定頻調(diào)寬法 。 (1) 定寬調(diào)頻法 。如此反復(fù)，則電樞端電壓波形如圖 中所示。所以常用的控制方法是改變電樞端電壓調(diào)速的電樞電壓控制法。顯然靜特性優(yōu)于單閉環(huán)系統(tǒng)。 若采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，則可以近似在電機最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限的條件下，充分利用電機的允許過載能力，使電力拖動系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動，到達穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，又可 以讓電流迅速降低下來，使轉(zhuǎn)矩馬上與負載相平衡，從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運行，此時起動電流近似呈方形波，而轉(zhuǎn)速近似是線性增長的，這是在最大電流（轉(zhuǎn)矩）受到限制的條件下調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的起動過程。而且工作可靠，能耗小，效率高。由于要求直流電壓脈動較小，故采用三相整流電路。靜止可控整流器 和 直流斬波器和脈寬調(diào) 制變換器 ，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置 GT的控制電壓來移動觸發(fā)脈沖的相位，即可改變 Ud，從而實現(xiàn)平滑調(diào)速，且控制作用快速性能好，提高系統(tǒng)動態(tài)性能。所以在本系統(tǒng)設(shè)計中我采用了由單片機控制單閉環(huán)直流電動機的調(diào)速控制系統(tǒng)。而以往直流電動機的控制只是簡單的控制，很難進行調(diào)速，不能實現(xiàn)智能化。均衡梁在軌道不平或局部有凹陷時，起均衡各車輪上負荷的作用。軌道不平時，輪對與車架的 相對運動發(fā)生在軸箱的滑槽與車架的導(dǎo)軌之間，并依靠彈簧托架起緩沖作用。前者的優(yōu)點是輪箍磨損到極限時，只更換輪箍不用整個車輪報廢。車架用 彈簧托架支承在軸承箱上。機械部分包括：車架、輪對、軸承箱、彈簧托架、制動裝置、撒砂裝置、連接緩沖裝置等。所以選用單片機作為控制系統(tǒng)的核心以提高整個系統(tǒng)的可靠性和可行性。直流電動機的起動和調(diào)速性能、過載能力強等特點顯得十分重要，為了能夠適應(yīng)發(fā)展的要求，單閉環(huán)直流電動機的調(diào)速控制系統(tǒng)得 到了很大的發(fā)展。為了提高控制系統(tǒng)的性能和可靠性 。 第二章 方案比較與選擇； 第三章 控制原理分析； 第四章 主電路設(shè)計； 第五章 控制電路設(shè)計； 5 提交設(shè)計（論文）形式（設(shè)計說明與圖紙或論文等）及要求： （ 1）提交的論文必須有文字版與電子版，論文字數(shù)不少于 25000 字； （ 2）論文格式要符合要求，內(nèi)容完整，條理清楚； 6 發(fā)題時間： 20xx 年 2 月 16 日 指導(dǎo)教師： （簽名） 學(xué) 生： （簽名） 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） iii 湖 南 科 技 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)人評語 指導(dǎo)人： （簽名） 年 月 日 指導(dǎo)人評定成績： 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） iv 湖 南 科 技 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱人評語 評閱人： （簽名） 年 月 日 評閱人評定成績： 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） v 湖 南 科 技 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 答辯記錄 日期： 學(xué)生： 學(xué)號： 班級： 題目： 提交畢業(yè)設(shè)計（論文） 答辯委員會下列材料： 1 設(shè)計（論文）說明書 共 頁 2 設(shè)計（論文）圖 紙 共 頁 3 指導(dǎo)人、評閱人評語 共 頁 畢業(yè)設(shè)計（論文） 答辯委員會 評語： 答辯委員會主任： （簽名） 委員： （簽名） （簽名） （簽名） （簽名） 答辯成績： 總評成績： 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） vi 摘 要 本文主要介紹了 基于單片機的礦用電機車的調(diào)速系統(tǒng) 硬件設(shè)計， 文中先對 直流調(diào)速的原理， 降壓斬波電路 控制方式及調(diào)速特性， PWM 基本原理及實現(xiàn) 方式進行了闡述。再將 硬件 分成主電路和控制電路分別進行 描述。 關(guān)鍵詞 ： AT89C51 單片機 ； 礦用電機車 ； 調(diào)速 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） vii ABSTRACT This paper mainly introduces singlechip based on the mine lootive power the speed control system hardware design， In this paper, first the principle of the DC converter, stepdown chopper control mode and speed characteristics, PWM realization of the basic principles and methods ， Hardware and then into the main circuit and control circuits were described. To achieve the puter digital control, in terms of design, used AT89C51 as a whole control system of the control circuit core, and with all that driving, Measurement of modules to achieve the parameters of the motor speed display and measurement。而作為單片嵌入式系統(tǒng)的核心 — 單片機，正朝著多功能、多選擇、高速度、低功耗、低價格、大存儲容量和強 I/O 功能等方向發(fā)展。 礦用電機車 簡介 主要用于主要用于井下運輸大巷和地 面的長距離運輸。電氣部分包括：直流串激電動機、控制器、電阻箱、受電弓、空氣自動開關(guān)（架線式電機車）或隔爆插銷、蓄電池（蓄電池電機車）。運行中因常受到?jīng)_擊、碰撞，而產(chǎn)生變形，所以應(yīng)加大鋼板厚度或采取相應(yīng)的增加車架剛度的措施。驅(qū)動輪對有傳動齒輪，電動機經(jīng)齒輪減速后帶動輪對旋轉(zhuǎn)。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 彈簧托架是一個組件，由彈簧、連桿、均衡梁組成。 礦用電機車的齒輪傳動裝置有兩種型式：一種是單級開式齒輪傳動，另一種是兩級閉式齒輪減速箱。如今，直流電動機的調(diào)速控制已經(jīng)離不開單片機的支持，單片機應(yīng)用技術(shù)的飛速發(fā)展促進了自動控制技術(shù)的發(fā)展，使人類社會步入了自動化時代，單片機應(yīng)用技術(shù)與其他學(xué)科領(lǐng)域交叉融合，促進了學(xué)科發(fā)展和專業(yè)更新，引發(fā)了新興交叉學(xué)科與技術(shù)的不斷涌現(xiàn)。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 第二章 方案比較與選擇 系統(tǒng)控制對象的確定 30NP KW? ； 220NUV? ； ? ； 2250 m inNnr? 。 但 直流斬波器和脈寬調(diào)制交換器采用 PWM受器件各量限制，適用于中、小功率的系統(tǒng) ， 靜止可控整流器 適用大功率的系統(tǒng)。考慮使電路簡單、經(jīng)濟且滿足性 能要求，選擇 IGBT 三相全控橋交流器供電方案。同時，由于電機的容量較大，又要求電流的脈動小。采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實行串級聯(lián)接，這樣就可以實現(xiàn)在起動過程中只有電流負反饋，而它和轉(zhuǎn)速負反饋不同時加到一個調(diào)節(jié)器的輸入端，到達穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，只靠轉(zhuǎn)速負反饋，不靠電流負反饋發(fā)揮主要的作用，這樣就能夠獲得良好的靜、動態(tài)性能。在動態(tài)性能方面，雙閉環(huán)系統(tǒng)在起動和升速過程中表現(xiàn)出很快的動態(tài)跟隨性，在動態(tài)抗擾性能上，表現(xiàn)在具有較強的抗負載擾動，抗電網(wǎng)電壓擾動。 設(shè)直流電源電壓為 Ud ，將電樞串聯(lián)成一個電阻 R，接到電源 Ua ，則穩(wěn)態(tài)電壓方程式為 Ua = Ud Ia R （ ） 顯然，調(diào)節(jié)電阻 R既可改變端電壓，達到調(diào)速的目的，但這種傳統(tǒng)的調(diào)壓調(diào)速方法，其效率太低，因此，隨著電力電子技術(shù)的進步，發(fā)展了很多新的電樞電壓控制方法，如：由交流電源供電，使用 IGBT整流器進行相控調(diào)壓；使用硅整流器將交流點整流成直流電，再由 PWM 降壓斬波器進行斬波調(diào)壓等。電動機電樞端電壓 Ua 為其平均值。 T1 保持一定 ， 使 T2 在 0~? 范圍內(nèi)變化 。 T1 + T2 =T保持一定 ， 使 T1 在 0~T 范圍內(nèi)變化 。 則可得到電動機電樞端電壓波形如圖 所示 。 （ 3）調(diào)節(jié)電流，使電流跟隨其給定電壓 Ui 變化。為了減少退飽和超調(diào)，采用積分分離的比例積分調(diào)節(jié)算法。 （ 2）對負載變化起抗擾作用。主電路如圖33 所示 從圖中可以看出， 380V 電壓經(jīng)過六個二極管的全波整流，變?yōu)橹绷?。由于直流電源靠二極管整流器供電，不可能回饋電能，電動機制動時只好對濾波電容充電，這將使電容兩端電壓升高，稱作 “ 泵升電壓 ” 。 IGBT 與 MOSFET一樣也是電壓控制型器件，在它的柵極 — 發(fā)射極間施加十幾 V 的直流電壓，只有在 uA級的漏電流流過，基本上不消耗 功率。同時，開關(guān)損耗增大，使原件發(fā)熱加劇，因此，選用 IGBT 模塊時額定電流應(yīng)大于負載電流。因此因靜電而導(dǎo)致柵極擊穿是 IGBT失效的常見原因之一。在柵極連線中串聯(lián)小電阻也可以抑制振蕩電壓。 在安裝或更換 IGBT 模塊時，應(yīng)十分重視 IGBT 模塊與散熱片的接觸面狀態(tài)和擰緊程度。 一般保存 IGBT 模塊的場所，應(yīng)保持常溫常濕狀態(tài)，不應(yīng)偏離太大。 IGBT 模塊由于具有多種優(yōu)良的特性，使它得到了快速的發(fā)展和普及，已應(yīng)用到電力電子的各方各面。輸出漏極電流比受柵源電 壓 Ugs 的控制， Ugs 越高， Id 越大。 IGBT 的轉(zhuǎn)移特性是指輸出漏極電流 Id 與柵源電壓 Ugs 之間的關(guān)系曲線。 IGBT 的開關(guān)特性是指漏極電流與漏源電壓之間的關(guān)系。 通態(tài)電流 Ids 可用下式表示： Ids=(1+Bpnp)Imos 式中 Imos —— 流過 MOSFET 的電流。 td(on) 為開通延遲時間， tri 為電流上升時間。當(dāng)選擇這些驅(qū)動電路時，必須基于以下的參數(shù)來進行：器件關(guān)斷偏置的要求、柵極電荷 的要求、耐固性要求和電源的情況。實際應(yīng)用中常常給出的漏極電流的下降時間 Tf 由圖中的 t(f1)和 t(f2)兩段組成，而漏極電流 的關(guān)斷時間 t(off)=td(off)+trv 十 t(f) 式中