【文章內容簡介】 變流技術出現(xiàn)了根本性的變革。目前，采用晶閘管整流供電的直流電動機調速系統(tǒng)（即晶閘管－電動機調速系統(tǒng)，簡稱VM系統(tǒng)，又稱靜止WardLeonard系統(tǒng)）已經成為直流調速系統(tǒng)的主要形式。通過調節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓來移動觸發(fā)脈沖的相位，從而改變整流輸出電壓平均值 ，實現(xiàn)電動機的平滑調速。（3）直流斬波器或脈寬調制變換器。用恒定電流電源或不控整流電源供電，利用電力電子開關器件斬波或進行脈寬調制，產生可變的平均電壓。直流斬波器又稱直流調壓器，是利用開關器件來實現(xiàn)通斷控制，將直流電源電壓斷續(xù)加到負載上，通過通、斷時間的變化來改變負載上的直流電壓平均值，將固定電壓的直流電源變成平均值可調的直流電源，亦稱直流－直流變換器。它具有效率高、體積小、重量輕、成本低等優(yōu)點，現(xiàn)廣泛應用于地鐵、電力機車、城市無軌電車以及電瓶搬運車等電力牽引設備的變速拖動中。本文所采用的方式為第三種直流斬波器或脈寬調制變換器。自從全控型電力電子器件問世以后，就出現(xiàn)了采用脈沖寬度調制的高頻開關控制方式，形成了脈寬調制變換器—直流電動機調速系統(tǒng)，簡稱直流脈寬調速系統(tǒng)，或直流PWM調速系統(tǒng)。PWM系統(tǒng)在很多方面有較大的優(yōu)越性：1） 主電路簡單，需用的電力電子器件少。2） 開關頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機損耗及發(fā)熱都較小。3） 低速性能好，電流容易連續(xù)，穩(wěn)速精度高，可達1：10000左右。4） 若與快速響應的電動機配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應快，動態(tài)抗擾能力強。5） 電力電子開關器件工作在開關狀態(tài)，導通損耗小，當開關頻率適當時，開關損耗也不大，因而裝置效率較高。6） 直流電源采用不控整流時，電網功率因數(shù)比相控整流器高。 直流斬波器—電動機系統(tǒng)基本原理圖和電壓波形—電動機系統(tǒng)的基本原理圖—電動機系統(tǒng)的基本原理圖，其中VT用開關符號表示任何一種電力電子開關器件，VD表示續(xù)流二極管，這樣的電路又稱直流降壓斬波器。當VT導通時，直流電源電壓加到電動機上；當VT關斷時，直流電源與電機脫開，電動機電樞經VD續(xù)流，兩端電壓接近于零。如此反復，得到電樞端電壓波形，好像是在電源電壓在時間內被接上，又在（T）時間內被斬斷，故稱“斬波”。這樣，電動機得到的平均電壓為式中T——功率開關器件的開關周期（s）——開通時間（s）——占空比，其中為開關頻率VT的控制極由脈寬可調的脈沖電壓序列驅動。在一個開關周期內，當時，為正，VT導通，電源電壓通過VT加到電動機電樞兩端；時，為負，VT關斷，電樞失去電源，經VD續(xù)流。這樣，電動機兩端得到的平均電壓為改變占空比（）即可調節(jié)電動機的轉速。 若令 為PWM電壓系數(shù)，則在不可逆變PWM變換器中。由于電磁慣性，電樞電流的變化幅值比電壓波形小，但仍舊是脈動的，其平均值等于負載電流。由于PWM變換器的開關頻率高，電流的脈動幅值不大，再影響到轉速和反電動勢，其波動就更小，一般可以忽略不計。以上說的不可逆的直流調速系統(tǒng)，適用于大功率直流電機，因為大功率的直流電機一般不會正反方向交替運行。還有一種適用于小功率直流電機的可逆直流調速系統(tǒng)。 橋式可逆脈寬調速系統(tǒng)基本原理圖和電壓波形，由—共4個電力電子開關器件構成橋式（或稱H形）可逆脈沖寬度調試變換器。和同時導通或關斷，和同時關斷，使電動機M的電樞兩端承受電壓+或改變兩組開關期間導通的時間，也就改變了電壓脈沖的寬度。如果用表示和導通的時間，開關周期和占空比的定義和上面相同，則電動機電樞端電壓平均值為 80C51單片機的基本組成80C51單片機由CPU和8個部件組成，它們都通過片內單一總線連接，其基本結構依然是通用CPU加上外圍芯片的結構模式，但在功能單元的控制上采用了特殊功能寄存器的集中控制方法。： 80C51基本結構圖CPU及部分部件的作用功能介紹如下中央處理器CPU：它是單片機的核心，完成運算和控制功能。內部數(shù)據存儲器：80C51芯片中共有256個RAM單元，能作為存儲器使用的只是前128個單元，其地址為00H—7FH。通常說的內部數(shù)據存儲器就是指這前128個單元，簡稱內部RAM。內部程序存儲器：80C51芯片內部共有4K個單元，用于存儲程序、原始數(shù)據或表格，簡稱內部ROM。定時器：80C51片內有2個16位的定時器，用來實現(xiàn)定時或者計數(shù)功能，并且以其定時或計數(shù)結果對計算機進行控制。中斷控制系統(tǒng)：該芯片共有5個中斷源，即外部中斷2個，定時/計數(shù)中斷2個和串行中斷1個。 80C51單片機引腳圖 80C51單片機引腳圖 。 （40腳）：接+5V電源正端； （20腳）：接+5V電源地端。XTAL1（19腳）：接外部石英晶體的一端。在單片機內部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構成了片內振蕩器。當采用外部時鐘時，對于HMOS單片機，該引腳接地；對于CHMOS單片機，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。XTAL2（18腳）：接外部石英晶體的另一端。在單片機內部，它是片內振蕩器的反相放大器的輸出端。當采用外部時鐘時，對于HMOS單片機，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端，對于CHOMS單片機，該引腳懸空不接。P0口(3932腳)：不接片外存儲器與不擴展I/O口時，可作為準雙向輸入/輸出口。在接有片外存儲器或擴展I/O口時，P0口分時復用低8位地址總線和雙向數(shù)據總線。P1口（18腳）：可作為準雙向I/O口使用。P2口（2128腳）：一般作為準雙向I/O口使用；在接有片外存儲器或擴展I/O口且尋址范圍超過256B時，P2口用作高8位地址總線。P3口（1017腳）：除作為準雙向I/O口，還可將每一位用于第二功能。：RxD串行口輸入端：TxD串行口輸出端：外部中斷0請求輸入端，低電平有效：外部中斷1請求輸入端，低電平有效：T0定時/計數(shù)器0計數(shù)脈沖輸入端：T1定時/計數(shù)器1計數(shù)脈沖輸入熔斷：外部數(shù)據存儲器寫選通信號輸出端，低電平有效：外部數(shù)據存儲器讀選通信號輸出端，低電平有效 1.（30腳）：地址鎖存有效信號輸出端。 2.（29腳）：片外程序存儲器讀選通信號輸出端，低電平有效。3．（9腳）：PST即RESET，為備用電源，該引腳為單片機的上電復位或掉電保護端。4．(31腳)：為片外程序存儲器選用端。第三章 可變電源系統(tǒng)硬件設計產生PWM信號2KW直流電機三相交流電整流器80C51單片機濾波器本系統(tǒng)采用80C51單片機控制輸出數(shù)據，單片機產生PWM信號，對于給定的占空比，和T分別通過的定時器T0和T1產生，經電流放大器（含光電隔離器）送至IGBT驅動直流電機，通過單片機內部的兩個定時/計數(shù)器以確定PWM波的占空比從而實現(xiàn)對電機速度的控制，達到直流電機調速的目的。 80C51單片機最小系統(tǒng)設計 單片機系統(tǒng)擴展一般是以基本的最小系統(tǒng)為基礎的，故首先應熟悉最小應用系統(tǒng)的結構。所謂最小系統(tǒng)，是指一個真正可用的單片機最小配置系統(tǒng)。對于80C51單片機，其片內帶有程序存儲器，只要在芯片上外接時鐘電路和復位電路就能達到真正可用。本文中，對設計好的單片機的最小系統(tǒng)，再接上鍵盤和顯示屏構成單片機的外圍電路（電源系統(tǒng)數(shù)字電路部分）。 80C51單片機最小系統(tǒng)電路對于一個完整的電路設計來講，首要問題就是為整個系統(tǒng)提供電源，電源模塊的問題可靠是系統(tǒng)平穩(wěn)運行的前提和基礎。80C51單片機雖然使用時間最早、應用范圍最廣，但是在實際使用過程中，80C51單片機跟其他系列的單片機相比更容易受到干擾而出現(xiàn)程序跑飛的現(xiàn)象，克服這種問題的出現(xiàn)的一個重要手段就是為單片機系統(tǒng)配置一個穩(wěn)定可靠的電源供電模塊。為了滿足單片機的正常工作，必須給