【正文】 在設(shè)計時采用了兩組可調(diào)的穩(wěn)壓電源為系統(tǒng)控制單元和驅(qū)動單元單獨(dú)供電。然后，在給輸出端口置低電平 M— 個單位時間，即 20t /tM?— 。本設(shè)計的總程序設(shè)計流程圖及其部分主要子程序流程圖。 重載定時器初始值 TL0=Tl0。 占空比加 1 break。通過改變占空比即可實(shí)現(xiàn)對直流電機(jī)的調(diào)速。 本設(shè)計在指導(dǎo)老師和身邊同學(xué)的共同努力下，經(jīng)過 13周畢業(yè)設(shè)計完成了 MC51 控制單位、光耦隔離、 IR2110 驅(qū)動電路、 IGBT H 橋電路、 A/D 數(shù)據(jù)采集單元的電路方案設(shè)計、參數(shù)計算、軟件編寫、整體調(diào)試，但是離真正的工程推廣和工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用還有很多的工作要完成。 UE9aQGn8xp$Ramp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3tnGK8! z89Am UE9aQGn8xp$Ramp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z8vGt YM*Jgamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn% Mz849Gx^G89Am UE9aQGn8xp$Ramp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t n GK8! z8vGt YM*Jgamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuW。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 QA9wkxFyeQ^! dj sXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。隨著微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)和計算機(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)。 直流電機(jī)憑借其良好的啟動、制動性能，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領(lǐng)域中仍得到了廣泛的應(yīng)用。 占空比減 100 break。 } 28 占空比調(diào)節(jié)函數(shù) void Pwm_Set(uchar x) {switch(x) { case 0:break。 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 定時器 0中斷服務(wù)函數(shù) void timer0(void) interrupt 1 using 2 { TR0=0。軟件延時雖然理論上實(shí)現(xiàn)起來較容易，但占用系統(tǒng)資源過多，使用不方便。 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 。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。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。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???。而電機(jī)的正反轉(zhuǎn)則體現(xiàn)在驅(qū)動電壓正、負(fù)脈沖的寬窄上。 IGBT H 橋驅(qū)動電路原理 H 橋驅(qū)動電路是一個典型的直流電機(jī)控制電路，電路得名于“ H 橋驅(qū)動電路”是因?yàn)樗男螤羁崴谱帜?H 。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。而當(dāng)該腳為低電平時，輸出跟隨輸入變化。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， 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。綜合上述因素在設(shè)計柵極串聯(lián)電阻 R R2 R2 R26 時選取 1K電阻為柵極串聯(lián)電阻。 由于密勒效應(yīng)的作用，在開通與關(guān)斷時，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。如下圖 32： 圖 32 驅(qū)動主電路原理圖 IR2110 驅(qū)動 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。 一、因?yàn)榭刂?IGBT 所需的控制信號要求對角上的兩個 IGBT 管的控制信號要相同，而同一個橋臂上的控制信號要相反。通過控制定時器初值 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。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。 NE55 SG3525構(gòu)成的控制電路較為復(fù)雜，且智能化、自動化水平較低，在工業(yè)生產(chǎn)中不利于推廣和應(yīng)用。 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，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。所以在工業(yè)生產(chǎn)過程中常用的方法是電樞控制法。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，它們的速度不能方便而經(jīng)濟(jì)地調(diào)節(jié)。所以，直流傳動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)入一個嶄新的階段。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 機(jī)組及水銀整流裝置使直流電氣傳動完成了一次大的躍進(jìn)。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。 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計（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)： 自動化 姓 名： 學(xué) 號 ： 202020320217 指導(dǎo)教師： 完成時間： 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)。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。 研究現(xiàn)狀綜述 電氣傳動的發(fā)展現(xiàn)狀 20 世紀(jì) 70 年代以來，直流電機(jī)傳動經(jīng)歷了重大的技術(shù)、裝備變革。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。通過微處理器控制，可使電機(jī)的性能有很大的提高。磁場控制法控制磁通，其控制功率雖然較小，但低速時受到磁極飽和的限制，高速時受到換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制，而且由于勵磁線圈電感較大，動態(tài)響應(yīng)較差。脈寬調(diào)速利用一個固定的頻率來控制電源的接通或斷開，并通過改變一個周期內(nèi)“接通”和“斷開”時間的長短，即改 變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓的大小，從而控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此， PWM 又被稱為“開關(guān)驅(qū)動裝置”。 NE555 產(chǎn)生的信號要通過功率放大才能驅(qū)動后級電路。 2 系統(tǒng)總體方案論證 系統(tǒng)方案比較與選擇 方案一：采用專用 PWM 集成芯片、 IR2110 功率驅(qū)動芯片構(gòu)成整個系統(tǒng)的核心，現(xiàn)在市場上已經(jīng)有很多種型號，如 Tl 公司的 TL494 芯片，東芝公司的 ZSK313I 芯片等。 MC51 具有兩個定時器 T0和 T1。具體電路框圖如下圖 21 10 圖 21 系統(tǒng)整體框圖 11 3 硬件電路的模塊設(shè)計 邏輯延時電路是主電路 IGBT 開關(guān)管的控制所需。 圖 31邏輯延時電路原理圖 12 驅(qū)動電路方案、參數(shù)描述 整個系統(tǒng)的驅(qū)動電路采用兩片的 IR2110 驅(qū)動四片的 IGBT 管（ FGA25N120）構(gòu)成的 H橋電路。由于 VB 高于 VS 電壓的最大值 為 20 V，為了避免 VB 過電壓，電路中增加了 10V穩(wěn)壓二極管 D D17 控制 VB 端電壓在 10V 左右防止 VB過壓。但是如果柵極串聯(lián)電阻過小，會由于集電極電流下 降的 itd/d 過大，產(chǎn)生較大的集電極電壓峰值。 14 圖 33 IR2110 部分寄生二極管示意圖 IGBT（ Insulated GateBipolar Transistor）是電壓驅(qū)動型器件，由于是容性輸入阻抗，故要求驅(qū)動電路提供一條小阻抗通路，將柵極電壓限制在一定安全數(shù)字內(nèi)。當(dāng)該引腳為高電平時， IR2110 的輸出被封鎖，輸出端 HO（ 7 腳）、 LO（ 1腳）恒為低電平。當(dāng) 1S 在關(guān)斷期間， 1C 已經(jīng)充滿電，即 CCV = 1CV 。綜合考慮在設(shè)計驅(qū)動電路時采用 1uf 的電容為 IR2110 的自舉電容。 圖 37 IGBT H 橋驅(qū)動電路 ABU 在一個周期內(nèi)具有正負(fù)相間的脈沖波形。 19 雙極式控制的電壓平衡方程式： dSd diU Ri L Edt? ? ? （ 0ontt?? ） dSd diU Ri L Edt? ? ? ? （ont t T?? ） 電樞兩端在一個周期內(nèi)的平均電壓都是： dsUU?? 。 選用 TLP250 光耦既保證了功率驅(qū)動電路與 PWM 脈寬調(diào)制電路的可靠隔離，又具備了直接驅(qū)動 MOSFET 的能力，驅(qū)動電路簡單。 22 圖 311 PC817 集電極發(fā)射極電壓 V 與發(fā)光二極管正向電流 If 關(guān)系圖 、過壓反饋保護(hù) 數(shù)據(jù)采集、過壓反饋方案設(shè)計 為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的的過壓保護(hù)，本設(shè)計采用三端穩(wěn)壓 TL431 和 PC817 線性光耦構(gòu)成的過壓保護(hù)裝置。 在設(shè)計時首先考慮到使用三端可調(diào)穩(wěn)壓集成芯片 LM31和 LM337。通過改變 M和 M— 的值，就可實(shí)現(xiàn)改變占空比，從而實(shí)現(xiàn)對單片機(jī)調(diào)速。如圖 41 系統(tǒng)總體流程圖，如圖 42 PWM 輸出子程序流程圖，圖 43 A/D0832 數(shù)據(jù)采集流程。 TR0=1。 case 4:if(Pro_High=100) Pro_High=Pro_High100。 6 經(jīng)濟(jì)分析 無刷直流調(diào)速系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會生活的各個領(lǐng)域， 如家電、汽車、材料、電力。 現(xiàn)代電機(jī)控制的發(fā)展，一方面要求提高性能、降低損耗、減少成本，另一方面又不斷地有技術(shù)指標(biāo)及其苛刻 特殊應(yīng)用系統(tǒng)要求。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。 849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZQcUE% amp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 qYpEh5pDx2zVkumam