【正文】 ； ? — 每極磁通 (Wb)； Cc— 電勢常數(shù)； Cr— 轉(zhuǎn)矩常量。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系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化控制。 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。全數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)不斷升級換代，為工程應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)提供了優(yōu)越的條件。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。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。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。 IR2110 是專門的MOSFET 管和 IGBT 的驅(qū)動芯片，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。 IR2110設(shè) 計(jì)保護(hù)電路性能良好，安全性高，無控制信號時(shí)，電機(jī)處于剎車狀態(tài)，可用于很多工業(yè)領(lǐng)域。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。 引腳 6（ BV ）及引腳 3（ ccV ）分別為上下通道互鎖輸出級電源輸入端。本設(shè)計(jì)同樣采用選用雙極式 H型 PWM 變換器。 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)會導(dǎo)致整個(gè)控制單元燒毀。 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 的電路圖形符號和基本接線如圖 313 所示： 圖 313 TL431 基本符號圖 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。此方 案占用單片機(jī)資源比較少，使用較為簡單。 占空比加 100 break。從系統(tǒng)的角度出發(fā)，對電路進(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。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。qYpEh5pDx2 zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2z Vkumamp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 占空比減 1 break。 else Pwm_Out=1。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。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。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。 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。門電壓需求在 10~20 V 范圍，懸浮通道用于驅(qū)動 MOSFET 的高壓端電壓可以達(dá)到 500 V。 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。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。其驅(qū)動電壓為 46V，直流電流總和為 4A。 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??；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。不同勵(lì)磁方式的直流電動機(jī)機(jī)械特性曲線有所不同。 早期直流傳動的控制系統(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，使得模擬直流傳動系統(tǒng)的控制精度及可靠性較低。 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。 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。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)、開關(guān)磁阻電動機(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。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。（圖 1） B、調(diào)寬調(diào)頻法：保持 t 不變，只改變 1t ，這樣使周期 (或頻率 )也隨之改變。 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。 在本設(shè)計(jì)中（圖 32）， IR2110 的自舉電容采用了兩個(gè)不同大小的電容并聯(lián)使用。為了防止 utd/d 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 R2 R2 R2 R28，有效的防止 IGBT 的損壞。用于接輸出級電源正極，且通過一個(gè)較高品質(zhì)的電容接引腳 2。如圖 37 所示，四個(gè)電力晶體管 IGBT 和四個(gè)續(xù)流二級管 FR307 構(gòu)成了 H橋驅(qū)動電路。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)動芯片 TLP其穩(wěn)壓原理為：當(dāng) UO 上升時(shí)，取樣電壓 REFU 也隨之升高，使 REFU refU ，比較器輸出高電平，使 VT 導(dǎo)通， UO 開始下降。 綜合兩個(gè)方案，本設(shè)計(jì)采用方案二。 case 2: if(Pro_High=990) Pro_High=Pro_High+10。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)動作用的 TLP250 光耦實(shí)現(xiàn)控制單元與驅(qū)動單元的強(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)動芯片 IR2110，驅(qū)動IGBT— FGA25N120 構(gòu)成的 H 橋電路實(shí)現(xiàn)對直流電機(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、自動化水平，為工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用提供可能。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9Cp