【正文】 mp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。隨著微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，集成電路制作工藝的飛速發(fā)展，以及控制理論地完善、仿真工具地日漸成熟，給電機(jī)控制行業(yè)帶來了很多機(jī)遇和反展契機(jī)。 項(xiàng)目 價(jià)格（元） 數(shù)量 備注 單片機(jī) MC51 約 258 1 個(gè) 電阻 約 12 24 個(gè) 電容 約 6 3 個(gè) 液晶顯示器 LCD1602 約 10 1 臺 用于實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制 直流電機(jī) 約 90 1 個(gè) 交流或直流電源 約 60 6 個(gè) 整流二極管 約 8 4 個(gè) 電橋驅(qū)動(dòng)器 約 10 2 個(gè) 共計(jì) 454 7 結(jié)論 本次論文要求直流無刷調(diào)速系統(tǒng)以單片機(jī)為核心以永磁無刷直流電機(jī)為控制對象的調(diào)速系統(tǒng)。 直流電機(jī)憑借其良好的啟動(dòng)、制動(dòng)性能，在金屬切削機(jī)床、軋鋼機(jī)、海洋鉆機(jī)、挖掘機(jī)、造 30 紙機(jī)、礦井卷揚(yáng)機(jī)、電鍍、高層電梯等需要廣泛范圍內(nèi)平滑調(diào)速的高性能可控電力拖動(dòng)領(lǐng)域中仍得到了廣泛的應(yīng)用。 占空比減 1 break。 占空比減 100 break。 占空比加 10 break。 } 28 占空比調(diào)節(jié)函數(shù) void Pwm_Set(uchar x) {switch(x) { case 0:break。 else Pwm_Out=1。 26 圖 41 系統(tǒng)總體程序流程圖 圖 42 PWM 輸出流程圖 27 圖 43 A/D0832 數(shù)據(jù)采集流程圖 定時(shí)器 0中斷服務(wù)函數(shù) void timer0(void) interrupt 1 using 2 { TR0=0。 程序流程圖 系統(tǒng)程序?yàn)橐粋€(gè)主程序（包括若干功能模塊），中斷子程序，以及若干個(gè)子程序，共計(jì)三大部分構(gòu)成。軟件延時(shí)雖然理論上實(shí)現(xiàn)起來較容易，但占用系統(tǒng)資源過多，使用不方便。具體設(shè)計(jì)電路圖如下（圖 313）當(dāng) 220V 交流電壓經(jīng)過變壓器轉(zhuǎn)換成雙 18V 的交流電壓，利用 B2 整流橋?qū)崿F(xiàn)整流后，利用了 3300uf 大電容 C C2整流，因?yàn)榇笕萘侩娊怆娙萦幸欢ǖ睦@制電感分布電感，易引起自激振蕩，形成高頻干擾，所以穩(wěn)壓器的輸入、輸出端常 并入 103 瓷介質(zhì)小容量電容 C C4 用來抵消電感效應(yīng)，抑制高頻干擾，利用 LM31 LM337 穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn) 18V 和 18V 可調(diào)，最后在經(jīng)過 470uf 電解電容 C C8濾波后給 LM780 LM7905 穩(wěn)壓后再通過 C C10 濾波后輸出 5V直流固定電壓。 LM317 系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓， LM337 系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的負(fù)電壓，可調(diào)范圍為~37V，最大輸出電流為 。反之， UO 下降會導(dǎo)致 REFU 下降，從而 REFU refU ，使比較器再次翻轉(zhuǎn)，輸出變成低電平， VT 截止 UO 上升。首先，對主電路的中 IGBT 的 1CU 、 3CU 與 2EU 、 4EU 之間的電壓采集，然后通過 TL431 限壓，再通過線性光耦 PC817 把電壓反饋到 AD0832 實(shí)現(xiàn)電壓采集，采集完成后把采集到的數(shù)據(jù)送給 MC51 處理。普通光電耦合器只能傳輸數(shù)字信號，不適合傳輸模擬信號。根據(jù) TPL250 的數(shù)據(jù)手冊要求在 3 腳的電壓輸入必須為 ， 8腳之間必修接 104 旁路電容使輸出均勻化，降低負(fù)載需求。 20 圖 38 TLP 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 光耦 TLP250 是一種可直接驅(qū)動(dòng)小功率 MOSFET 和 IGBT 的功率型光耦，由日本東芝公司生產(chǎn)，其最大驅(qū)動(dòng)能力達(dá) 。其平均值方程都可寫成： S d dU R I E R I C en? ? ? ? ? 則機(jī)械特性方程： 0S ddU RRn I n IC e C e C e?? ? ? ? 用轉(zhuǎn)矩表示： 0eeU s R Rn T n TC e C e C m C e C m?? ? ? ? 式中， mC —— 電機(jī)在額定磁通下的轉(zhuǎn)矩系數(shù)， m m NCK???。雙極型可逆 PWM 變換器電樞平均電壓為 [3]： 2( 1 )on on ond s s st T t tU U U UT T T?? ? ? ? 若定義占空比為 /dsUU?? 和電壓系數(shù) ? 的定義與不可逆變換器中相同，則在雙極式控制的可逆變換器中 ? =2? 1與不可逆變換器中的不同。而電機(jī)的正反轉(zhuǎn)則體現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)電壓正、負(fù)脈沖的寬窄上?；鶚O驅(qū)動(dòng)電壓分為兩組即 1VT 、 4VT 同時(shí)工作其驅(qū)動(dòng)電壓分別為 b1U 和 b4U ， 2VT 和 3VT 同時(shí)工作其驅(qū)動(dòng)電壓為 b 2 b3 b1U U U? ? ? 。 IGBT H 橋驅(qū)動(dòng)電路原理 H 橋驅(qū)動(dòng)電路是一個(gè)典型的直流電機(jī)控制電路，電路得名于“ H 橋驅(qū)動(dòng)電路”是因?yàn)樗男螤羁崴谱帜?H 。 如果自舉電容 1C 選取的過大 ,可能使 2S 關(guān)斷時(shí)電容兩端還沒有達(dá)到要求的電壓，而電容選擇較小則會導(dǎo)致電容存儲的能量不夠維持柵源電壓在 1S 導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)為一定值。在 1MV 開通， 2MV 關(guān)斷期間， 1CV 通過電阻 g1R 與 1S 的柵射極間電容 g1C 放電。引腳 3 還通過一個(gè)高反壓快速恢復(fù)二極管與引腳 6 相連。而當(dāng)該腳為低電平時(shí)，輸出跟隨輸入變化。門電壓需求在 10~20 V 范圍，懸浮通道用于驅(qū)動(dòng) MOSFET 的高壓端電壓可以達(dá)到 500 V。如果電路的負(fù)載為感性負(fù)載，則在功率管開關(guān)瞬間、電源短路以及過電流關(guān)斷時(shí)， itd/d 將比較大，功率管就會產(chǎn)生過沖電壓，從而使 VS端電壓低于 COM 端。 IR2110 驅(qū)動(dòng)電路中 IGBT 抗干擾設(shè)計(jì) 對于任何 CMOS 器件，使這些二極管正向?qū)ɑ蚍聪驌舸┒紩鸺纳目煽鼐чl管 (SCR)鎖定，鎖 定的最終后果難以預(yù)料，有可能暫時(shí)錯(cuò)誤地工作到完全損壞器件。綜合上述因素在設(shè)計(jì)柵極串聯(lián)電阻 R R2 R2 R26 時(shí)選取 1K電阻為柵極串聯(lián)電阻。 但在開通過程中，因存在續(xù)流二極管 D D D1 D16 的反向恢復(fù)電流和吸收電容的放電電流，當(dāng) IGBT 的開通的時(shí)間越短， IGBT 所承受的峰值電流也就越大，導(dǎo)致 IGBT或續(xù)流二極管損耗。 由于密勒效應(yīng)的作用，在開通與關(guān)斷時(shí)，集電極與柵極間電容上的充放電電流很容易在柵極上產(chǎn)生干擾。在頻率為 20 kHz 左右的工作狀態(tài)下，可選用 F 和 F 電容并聯(lián)。如下圖 32： 圖 32 驅(qū)動(dòng)主電路原理圖 IR2110 驅(qū)動(dòng) IGBT 構(gòu)成的 H 橋電路的特點(diǎn)顯著，具有調(diào)速性能好，調(diào)速頻帶寬，可以工作在 1~100 kHz范圍內(nèi)工作。如果一個(gè)的功率開關(guān)管的控制信號剛消失的同時(shí)給同一橋臂的另一功率開關(guān)管加控制信號很可能造成同一橋臂的兩管子同時(shí)導(dǎo)通形成對電源短路。 一、因?yàn)榭刂?IGBT 所需的控制信號要求對角上的兩個(gè) IGBT 管的控制信號要相同，而同一個(gè)橋臂上的控制信號要相反。 本系統(tǒng)采用 MC51 為控制核心，配以 2*3 鍵盤和四位數(shù)碼管顯示，通過 ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換器對主干驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行電壓采集和速度采集實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)、速度顯示。通過控制定時(shí)器初值 T0 和 T1，從而可以實(shí)現(xiàn)從任意端口輸出不同占空比的脈沖波形。其驅(qū)動(dòng)電壓為 46V，直流電流總和為 4A。這些芯片除了有 PWM 信號發(fā)生功能外，還有“死區(qū)”調(diào)節(jié)功能、過流過壓保護(hù)功能等。（圖 1） C、定頻調(diào)寬法：保持周期 T(或頻率 )不變，同時(shí)改變 1t 和 t。 NE55 SG3525構(gòu)成的控制電路較為復(fù)雜，且智能化、自動(dòng)化水平較低，在工業(yè)生產(chǎn)中不利于推廣和應(yīng)用。 Ⅱ 、基于 PWM 為主控電路的調(diào)速系統(tǒng) 與傳統(tǒng)的直流調(diào)速技術(shù)相比較， PWM(脈寬調(diào)制技術(shù) )直流調(diào)速系統(tǒng)具有較大的優(yōu)越性：主電路線路簡單，需要的功率元件少；開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗和發(fā)熱都較小；低速性能好，穩(wěn)速精度高，因而調(diào)速范圍寬；系統(tǒng)頻帶寬，快速響應(yīng)性能好，動(dòng)態(tài)抗干擾能力強(qiáng)；主電路元件工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，裝置效率高。 圖 12電樞電壓占空比和平均電壓的關(guān)系圖 根據(jù)圖 1，如果電機(jī)始終接通電源時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大為 maxV ，占空比為 D=1t /T，則電機(jī)的平均速度為： D maxV =V *D ，可見只要改變占空比 D，就可以得到不同的電機(jī) 速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。如：由交流電源供電，使用晶閘管整流器進(jìn)行相控調(diào)壓；脈寬調(diào)制 (PWM)調(diào)壓等等。所以在工業(yè)生產(chǎn)過程中常用的方法是電樞控制法。不同勵(lì)磁方式的直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線有所不同。目前相比直流電機(jī)和交流電機(jī)他們各有所長，如直流電機(jī)調(diào)速性能好，但帶有機(jī)械換向器，有機(jī)械磨損及換向火花等問題；交流電機(jī)，不論是異步電機(jī)還是同步電機(jī)，結(jié)構(gòu)都比直流電機(jī)簡單，工作也比直流電機(jī)可靠，但在頻率恒定的電網(wǎng)上運(yùn)行時(shí)，它們的速度不能方便而經(jīng)濟(jì)地調(diào)節(jié)。 對于簡單的微處理器控制電機(jī)，只需利用用微處理器控制繼電器、電子開關(guān)元器件，使電路開通或關(guān)斷就可實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的控制。所以，直流傳動(dòng)控制采用微處理器實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，使直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。 早期直流傳動(dòng)的控制系統(tǒng)采用模擬分離器件構(gòu)成，由于模擬器件有其固有的缺點(diǎn)，如存在溫漂、零漂電壓，構(gòu)成系統(tǒng)的器件較多，使得模擬直流傳動(dòng)系統(tǒng)的控制精度及可靠性較低。整流器的更新?lián)Q代，以晶閘管整流裝置取代了習(xí)用已久的直流發(fā)電機(jī)電動(dòng) 機(jī)組及水銀整流裝置使直流電氣傳動(dòng)完成了一次大的躍進(jìn)。由于微處理器具有較佳的性價(jià)比，所以微處理器在工業(yè)過程及設(shè)備控制中得到日益廣泛的應(yīng)用。特別是采用了微處理器及其他先進(jìn)電力電子技術(shù)，使數(shù)字式直流調(diào)速裝置在精度的準(zhǔn)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(yīng)用。 From a system point of view, the circuit design of the overall program feasibility studies to determine the circuit between the various functional modules functional convergence and interface settings, a detailed analysis of each module demonstration program and parameter settings。 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 中文題目： 基于單片機(jī)的無刷直流調(diào)速系統(tǒng) 英文題目： Brushless DC Speed Control System Based On Single Chip 院 系： 機(jī)械電子工程學(xué)院 專 業(yè)： 自動(dòng)化 姓 名： 學(xué) 號 ： 202020320217 指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間： 2020 年 5 月 29 日 1 摘 要 本文介紹一種基于 MC51 單片機(jī)控制的 PWM 直流電機(jī)脈寬調(diào)速系統(tǒng)。 關(guān)鍵字 MC51， PWM，光耦隔離， IR2110， IGBT 2 Abstract This paper describes a microprocessor controlled PWM based MC51 PWM DC motor speed control cheap MC51 microcontroller core to DC motor as the control object。從上世紀(jì) 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(diào)速傳動(dòng)裝置，經(jīng)過二十幾年的發(fā)展，當(dāng)前直流調(diào)速已發(fā)展到一個(gè)很高的技術(shù)水平：功率元件采用可控硅；控制板采用表面安裝技術(shù)；控制方式采用電源換相、相位控制。 采用微處理器控制，使整個(gè)調(diào)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(diào)速系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上簡單化，可靠性提高，操作維護(hù)變得簡捷，電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速精度等方面達(dá)到較高水平。 研究現(xiàn)狀綜述 電氣傳動(dòng)的發(fā)展現(xiàn)狀 20 世紀(jì) 70 年代以來，直流電機(jī)傳動(dòng)經(jīng)歷了重大的技術(shù)、裝備變革。直流調(diào)速技術(shù)不 5 斷發(fā)展，走向成熟化、完善化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，在可逆脈寬調(diào)速、高精度的電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中仍然難以替代。所以，全數(shù)字直流調(diào)速控制精度、可靠性和穩(wěn)定性比模擬直流調(diào)速系統(tǒng)大大提高。為微處理器普遍用于控制電機(jī)提供了可能，利用微處理器控制 電機(jī)完成各種新穎的、高性能的控制策略，使電機(jī)的各種潛在能力得到充分的發(fā)揮，使電機(jī)的性能更符合工業(yè)生產(chǎn)使用要求，還促進(jìn)了電機(jī)生產(chǎn)商研發(fā)出各種如步進(jìn)電機(jī)、無刷直流電機(jī)