【正文】 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) 。普通光電耦合器只能傳輸數(shù)字信號(hào)，不適合傳輸模擬信號(hào)。反之， UO 下降會(huì)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。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。 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。 else Pwm_Out=1。 占空比加 10 break。 占空比減 1 break。 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(tái) 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(duì)象的調(diào)速系統(tǒng)。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2z Vkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。qYpEh5pDx2 zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE%amp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。而想要達(dá)到這樣的要求就必須不斷創(chuàng)新不斷改進(jìn)。從系統(tǒng)的角度出發(fā)，對(duì)電路進(jìn)行總體方案論證設(shè)計(jì)，確定電路各個(gè)的功能模塊之間的功能銜接和接口設(shè)置，詳細(xì)分析了各個(gè)模塊的方案論證和參數(shù)設(shè)置。 占空比減 10 break。 占空比加 100 break。 輪轉(zhuǎn)次數(shù)加 1 if (Pro_CountCycle) Pro_Count=1。此方 案占用單片機(jī)資源比較少，使用較為簡單。其電壓調(diào)整率和電流調(diào)整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構(gòu)成的可調(diào)電壓穩(wěn)壓電源。 具體設(shè)計(jì)電路圖如圖 312： 23 圖 312 數(shù)據(jù)采集、閉環(huán)反饋電路設(shè)計(jì)圖 TL431 介紹 TL431 的電路圖形符號(hào)和基本接線如圖 313 所示： 圖 313 TL431 基本符號(hào)圖 TL431 相當(dāng)于一只可調(diào)式齊納穩(wěn)壓管，輸出電壓由外部精密分壓電阻來設(shè)定。因?yàn)锳D 采集必須是模擬信號(hào)而不能使數(shù)字信號(hào)，所以在光耦選擇時(shí)本設(shè)計(jì)采用了線性光耦PC817。 隔離電 路方案論證設(shè)計(jì) TLP250 光耦隔離 隔離是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果隔離沒有做好，將導(dǎo)致強(qiáng)弱電互相串?dāng)_，強(qiáng)電串到弱電的控制單元時(shí)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)控制單元燒毀。當(dāng) 2on Tt ? ，平均電壓為負(fù)值，電機(jī)反轉(zhuǎn)。本設(shè)計(jì)同樣采用選用雙極式 H型 PWM 變換器。在經(jīng)過死區(qū)時(shí)間后， 2S 開通 CCV 經(jīng)過 1DV 、 2S 給 1C 充電。 引腳 6（ BV ）及引腳 3（ ccV ）分別為上下通道互鎖輸出級(jí)電源輸入端。故在設(shè)計(jì) PCB 時(shí)，應(yīng)采取下列方法以減小 VS 負(fù)過沖電壓： a、將功率管緊密放置，并在焊接功率器件時(shí)應(yīng)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(yīng)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(yīng)增加去耦電容，一般應(yīng)選 F 或 F 的電容。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(huì)產(chǎn) 生過大的utd/d ，故其開關(guān)轉(zhuǎn)換過程中易使 GU 突然升高而造成 CE間誤導(dǎo)通，從而損壞 IGBT。 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(yīng)在柵極串聯(lián)十幾歐到幾百歐的限流電阻。 IR2110設(shè) 計(jì)保護(hù)電路性能良好，安全性高，無控制信號(hào)時(shí)，電機(jī)處于剎車狀態(tài)，可用于很多工業(yè)領(lǐng)域。然而MC51 產(chǎn)生的 PWM 只 有一路，這時(shí)候就必須把 PWM 信號(hào)利用邏輯延時(shí)電路變成兩路互為反向的控制信號(hào)。 IR2110 是專門的MOSFET 管和 IGBT 的驅(qū)動(dòng)芯片，帶有自舉電路和隔離作用，有利于和單片機(jī)聯(lián)機(jī)工作，且IGBT 的工作電流可達(dá) 50A，電壓可達(dá) 1200V，適合工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。 方案二：采用 MC51 單片機(jī)、功率集成電路芯片 L298 構(gòu)成直流調(diào)速裝置。改變占空比 D的值有三種方法： A、定寬調(diào)頻法：保持 1t 不變，只改變 t，這樣使周期 (或頻率 )也隨之改變。晶閘管的單向?qū)щ娦?，它不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆運(yùn)行造成困難，性能較差，自動(dòng)化控制程度差，調(diào)速過程較為復(fù)雜，不利于工業(yè)生產(chǎn)和小功率電路中采用。傳統(tǒng)的 改變電壓方法是在電樞回路中串聯(lián)一個(gè)電阻，通過調(diào)節(jié)電阻改變電樞電 7 壓，達(dá)到調(diào)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(jì)效益低，而且轉(zhuǎn)速越慢，能耗越大。在先進(jìn)的數(shù)控機(jī)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(dá)數(shù)百萬兆以上每秒，且具有適合的矩陣運(yùn)算。此外，由于電力電子技術(shù)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。使直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)大幅提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。全數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)不斷升級(jí)換代，為工程應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)提供了優(yōu)越的條件。整個(gè)系統(tǒng)利用 51 單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生 10K左右的 PWM 脈沖，通過帶有功率驅(qū)動(dòng)作用的 TLP250 光耦實(shí)現(xiàn)控制單元與驅(qū)動(dòng)單元 的強(qiáng)弱電隔離，采用 2片 IGBT 和 MOSFET 等一類電壓型功率開關(guān)管專用驅(qū)動(dòng)芯片 IR2110，驅(qū)動(dòng)IGBT— FGA25N120 構(gòu)成的 H 橋電路實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的調(diào)速，利用 TL43線性光耦 PC817和 AD0832 構(gòu)成的電壓采集單元實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制，提高整個(gè)系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化水平，為工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用提供可能。 The entire system using 51 singlechip timer to generate PWM pulse around 10K, with a power drive through the role TLP250 optocoupler achieve control unit and drive unit strength of electrical isolation, the use of two other similar IGBT and MOSFET power switching voltage type tube special driver chip IR2110, driving IGBTFGA25N120 constitute an Hbridge circuit for DC motor speed control using TL431, linear optocoupler PC817 and AD0832 constituted voltage acquisition unit to achieve closedloop control system, improve overall system intelligent, level of automation for industrial production applications possible. Key word MC51 PWM Optocoupler isolation IR2110， IGBT 3 目 錄 摘 要 ...................................................................... 1 1 前言 ..................................................................... 4 數(shù)字直流調(diào)速的意義 ................................................. 4 研究現(xiàn)狀綜述 ....................................................... 4 直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速概述 ................................................. 6 2 系統(tǒng)總體方案論證 ......................................................... 8 系統(tǒng)方案比較與選擇 ................................................. 8 系統(tǒng)方案描述 ....................................................... 9 3 硬件電路的模塊設(shè)計(jì) ...................................................... 11 邏輯延時(shí)電路方案論證設(shè)計(jì) .......................................... 11 驅(qū)動(dòng)電路方案論證設(shè)計(jì) .............................................. 12 隔離電路方案論證設(shè)計(jì) .............................................. 19 數(shù)據(jù)采集、過壓反饋保護(hù) ............................................ 22 穩(wěn)壓可調(diào)電源設(shè)計(jì) .................................................. 23 4 軟件設(shè)計(jì) ................................................................ 25 PWM 實(shí)現(xiàn)方式方案論證 .............................................. 25 程序流圖 .......................................................... 27 主要程序設(shè)計(jì)分析 .................................................. 27 5 調(diào)試結(jié)果描述 ............................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。近年來，盡管交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快，但是直流電機(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。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，微處理器已經(jīng)廣泛使用于直流傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化控制。現(xiàn)在帶微處理器的可編程控制器，已經(jīng)在各種的機(jī)床設(shè)備和各種的生產(chǎn)流水線中普遍得到應(yīng)用，通過對(duì)可編程控制器進(jìn)行編程就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的規(guī)律化控制。但是對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有以下公式： 其中： U— 電壓； R內(nèi) — 勵(lì)磁繞組本身的電阻； ? — 每極磁通 (Wb)； Cc— 電勢常數(shù)； Cr— 轉(zhuǎn)矩常量。調(diào)壓調(diào)速法具有平滑度高，能耗少，精度高等優(yōu)點(diǎn)。 PWM 信號(hào)的產(chǎn)生通常有兩種方法 :一種是軟件的方法；另一種是硬件的方法。（圖 1） 前兩種方法在調(diào)速時(shí)改變了控制脈沖的周期 (或頻率 )，當(dāng)控制脈沖的頻率與系統(tǒng)的固有頻率接近時(shí)，將會(huì)引起振蕩，因此常采用定頻調(diào)寬法來改變占空比從而改變直流 電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓。該方案總體上是具有可行性，但是 L298 的驅(qū)動(dòng)電壓和電 流較小，不利于工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用，無法滿足工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中大電壓、大電流的直流電機(jī)調(diào)速。同時(shí)利用 MC51產(chǎn)生的 PWM 經(jīng)過邏輯延遲電路