【正文】 統(tǒng)具有較大的優(yōu)越性：主電路線(xiàn)路簡(jiǎn)單，需要的功率元件少；開(kāi)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??；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(kāi)關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，裝置效率高。不同勵(lì)磁方式的直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線(xiàn)有所不同。 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[2]。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。20世紀(jì)70年代以來(lái)，直流電機(jī)傳動(dòng)經(jīng)歷了重大的技術(shù)、裝備變革。通過(guò)微處理器控制，可使電機(jī)的性能有很大的提高。脈寬調(diào)速利用一個(gè)固定的頻率來(lái)控制電源的接通或斷開(kāi)，并通過(guò)改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開(kāi)”時(shí)間的長(zhǎng)短，即改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來(lái)改變平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此，PWM又被稱(chēng)為“開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置”。2系統(tǒng)總體方案論證方案一：采用專(zhuān)用PWM集成芯片、IR2110 功率驅(qū)動(dòng)芯片構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的核心，現(xiàn)在市場(chǎng)上已經(jīng)有很多種型號(hào)，如Tl公司的TL494芯片，東芝公司的ZSK313I芯片等。具體電路框圖如下圖21 圖21系統(tǒng)整體框圖3硬件電路的模塊設(shè)計(jì)邏輯延時(shí)電路是主電路IGBT開(kāi)關(guān)管的控制所需。由于VB高于VS電壓的最大值為20 V，為了避免VB過(guò)電壓，電路中增加了10V穩(wěn)壓二極管DD17控制VB端電壓在10V左右防止VB過(guò)壓。圖33 IR2110部分寄生二極管示意圖IGBT（Insulated GateBipolar Transistor）是電壓驅(qū)動(dòng)型器件，由于是容性輸入阻抗，故要求驅(qū)動(dòng)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)[17]。當(dāng)在關(guān)斷期間，已經(jīng)充滿(mǎn)電，即=。 圖37 IGBT H橋驅(qū)動(dòng)電路在一個(gè)周期內(nèi)具有正負(fù)相間的脈沖波形。選用TLP250光耦既保證了功率驅(qū)動(dòng)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(dòng)MOSFET的能力，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。在設(shè)計(jì)時(shí)首先考慮到使用三端可調(diào)穩(wěn)壓集成芯片LM31和LM337。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。 case 4:if(Pro_High=100) Pro_High=Pro_High100。使我從他身上學(xué)到了認(rèn)真、負(fù)責(zé)，這是我13周畢業(yè)設(shè)計(jì)所收獲的最大知識(shí)和工作的態(tài)度。致 謝 經(jīng)過(guò)13周對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的學(xué)習(xí)研究、設(shè)計(jì)調(diào)試和論文撰寫(xiě)，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)圓滿(mǎn)結(jié)束。 case 2: if(Pro_High=990) Pro_High=Pro_High+10。綜合兩個(gè)方案，本設(shè)計(jì)采用方案二。其穩(wěn)壓原理為：當(dāng)UO上升時(shí)，取樣電壓也隨之升高，使 ，比較器輸出高電平，使VT導(dǎo)通，UO開(kāi)始下降。因?yàn)橄到y(tǒng)的主電路電壓均為高電壓、大電流，而控制單元為弱電壓，弱電流，所以它們之間必須采取光電隔離措施，以提高系統(tǒng)抗干擾措施，綜合考慮決定采用帶光電隔離的MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片TLP250[21]。如圖37所示，四個(gè)電力晶體管IGBT和四個(gè)續(xù)流二級(jí)管FR307構(gòu)成了H橋驅(qū)動(dòng)電路。用于接輸出級(jí)電源正極，且通過(guò)一個(gè)較高品質(zhì)的電容接引腳2。為了防止造成的誤觸發(fā)，本設(shè)計(jì)在柵射極間加旁路保護(hù)電阻10k的R2R2R2R28，有效的防止IGBT的損壞。在本設(shè)計(jì)中（圖32），IR2110的自舉電容采用了另個(gè)不同大小的電容并聯(lián)使用。綜合上述三種方案，本設(shè)計(jì)采用方案三作為整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。（圖1）B、調(diào)寬調(diào)頻法：保持t不變，只改變，這樣使周期(或頻率)也隨之改變[7]。隨著電力電子的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的電樞電壓控制方法。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[2]，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(wú)刷直流電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)等便于控制且實(shí)用的新型電機(jī)，使電機(jī)的發(fā)展出現(xiàn)了新的變化。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(jiǎn)單化，可靠性提高，操作維護(hù)變得簡(jiǎn)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。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(guó)內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用。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。所以在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中常用的方法是電樞控制法。NE55SG3525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。通過(guò)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。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[12]。綜合上述因素在設(shè)計(jì)柵極串聯(lián)電阻RR2R2R26時(shí)選取1K電阻為柵極串聯(lián)電阻。而當(dāng)該腳為低電平時(shí)，輸出跟隨輸入變化。 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男螤羁崴谱帜窰 。其平均值方程都可寫(xiě)成[3]： 則機(jī)械特性方程[3]：用轉(zhuǎn)矩表示[3]： 式中， ——電機(jī)在額定磁通下的轉(zhuǎn)矩系數(shù)。首先，對(duì)主電路的中IGBT的、與、之間的電壓采集，然后通過(guò)TL431限壓，再通過(guò)線(xiàn)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。軟件延時(shí)雖然理論上實(shí)現(xiàn)起來(lái)較容易，但占用系統(tǒng)資源過(guò)多，使用不方便。}void Pwm_Set(uchar x){switch(x) { case 0:break。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(lái)了很多機(jī)遇和反展契機(jī)。 最后，我要感謝給于我提供設(shè)計(jì)調(diào)試器材、場(chǎng)地的電氣實(shí)驗(yàn)室，感謝幫我打下四年專(zhuān)業(yè)知識(shí)的老師，四年的專(zhuān)業(yè)知識(shí)的積累，是我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)最重要的部分。 占空比減10 break。 輪轉(zhuǎn)次數(shù)加1 if (Pro_CountCycle) Pro_Count=1。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。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(xiàn)性光耦PC817[22]。當(dāng)，平均電壓為負(fù)值，電機(jī)反轉(zhuǎn)。在經(jīng)過(guò)死區(qū)時(shí)間后，開(kāi)通經(jīng)過(guò)、給充電[19]。故在設(shè)計(jì)PCB時(shí)，應(yīng)采取下列方法以減小VS負(fù)過(guò)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(xiàn)長(zhǎng)度和引腳間寄生電感的影響，引線(xiàn)應(yīng)采用絞線(xiàn)或同軸電纜屏蔽線(xiàn)；b、IR2110盡可能靠近功率IGBT模塊放置；c、在電源線(xiàn)與功率管之間應(yīng)增加去耦電容。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[15]。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)。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。晶閘管的單向?qū)щ娦裕辉试S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(guò)程較為復(fù)雜，不利于工業(yè)生產(chǎn)和小功率電路中采用。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(wàn)兆以上每秒，且具有適合的矩陣運(yùn)算[2]。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。目 錄基于MC51單片機(jī)的直流電機(jī)PWM調(diào)速系統(tǒng) 1摘 要 1Abstract 21前言 3 3 3 3 4 5 5 62系統(tǒng)總體方案論證 7 7 83硬件電路的