【正文】 導(dǎo)通時(shí)間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時(shí)保持恒定。脈沖寬度調(diào)制（PWM）是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行編碼。PWM信號(hào)仍然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時(shí)候即是直流供電被加到負(fù)載上的時(shí)候，斷的時(shí)候即是供電被斷開的時(shí)候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)行編碼。多數(shù)負(fù)載(無論是電感性負(fù)載還是電容性負(fù)載)需要的調(diào)制頻率高于10Hz，通常調(diào)制頻率為1kHz到200kHz之間。直流電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便，調(diào)速范圍廣，過載能力大，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無級(jí)快速起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)；能滿足生產(chǎn)過程自動(dòng)化系統(tǒng)各種不同的特殊運(yùn)行要求，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)主要有三種方法：調(diào)節(jié)電樞供電的電壓、減弱勵(lì)磁磁通和改變電樞回路電阻。針對(duì)三種調(diào)速方法，都有各自的特點(diǎn)，也存在一定的缺陷。例如改變電樞回路電阻調(diào)速只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速，減弱磁通雖然能夠平滑調(diào)速，但這種方法的調(diào)速范圍不大，一般都是配合變壓調(diào)速使用。所以在直流調(diào)速系統(tǒng)中，都是以變壓調(diào)速為主。其中，在變壓調(diào)速系統(tǒng)中，大體上又可分為可控整流式調(diào)速系統(tǒng)和直流PWM調(diào)速系統(tǒng)兩種。直流PWM調(diào)速系統(tǒng)與可控整流式調(diào)速系統(tǒng)相比有下列優(yōu)點(diǎn)：由于PWM調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可獲得平穩(wěn)的直流電流，低速特性好、穩(wěn)速精度高、調(diào)速范圍寬。同樣，由于開關(guān)頻率高,快速響應(yīng)特性好,動(dòng)態(tài)抗干擾能力強(qiáng)，可以獲得很寬的頻帶；開關(guān)器件只工作在開關(guān)狀態(tài)，因此主電路損耗小、裝置效率高；直流電源采用不可控整流時(shí)，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。正因?yàn)橹绷鱌WM調(diào)速系統(tǒng)有以上優(yōu)點(diǎn)，并且隨著電力電子器件開關(guān)性能的不斷提高，直流脈寬調(diào)制( PWM) 技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展傳統(tǒng)的模擬和數(shù)字電路已被大規(guī)模集成電路所取代，這就使得數(shù)字調(diào)制技術(shù)成為可能。目前，在該領(lǐng)域中大部分應(yīng)用的是數(shù)字脈寬調(diào)制技術(shù)。電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)采用微機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制，是電氣傳動(dòng)發(fā)展的主要方向之一。采用微機(jī)控制后，整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，并且結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、操作維護(hù)方便,電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)速精度可達(dá)到較高水平，靜動(dòng)態(tài)各項(xiàng)指標(biāo)均能較好地滿足工業(yè)生產(chǎn)中高性能電氣傳動(dòng)的要求。下面主要介紹直流電機(jī)PWM調(diào)速系統(tǒng)的算法實(shí)現(xiàn)。根據(jù)PWM控制的基本原理可知，一段時(shí)間內(nèi)加在慣性負(fù)載兩端的PWM脈沖與相等時(shí)間內(nèi)沖量相等的直流電加在負(fù)載上的電壓等效，那么如果在短時(shí)間T內(nèi)脈沖寬度為,幅值為U，： 圖37 PWM脈沖，若令，即為占空比，則上式可化為： (U為脈沖幅值) ，那么與此脈沖等效的直流電壓的計(jì)算方法與上述相同，即 （為矩形脈沖占空比） 圖38 周期性PWM矩形脈沖要改變等效直流電壓的大小，可以通過改變脈沖幅值U和占空比來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵趯?shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)中脈沖幅值一般是恒定的，所以通常通過控制占空比的大小實(shí)現(xiàn)等效直流電壓在0～U之間任意調(diào)節(jié)，從而達(dá)到利用PWM控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)的目的。在PWM調(diào)速時(shí)，占空比是一個(gè)很重要的參數(shù)。工程上通常采用三種方法改變占空比的值，如圖212所示：　　定寬調(diào)頻法：這種方法是保持不變，只改變，使周期發(fā)生改變?！　≌{(diào)寬調(diào)頻法：這種方法是保持不變，只改變，使周期發(fā)生改變?！　《l調(diào)寬法：這種方法是保持周期不變，而同時(shí)改變和的值。前兩種方法由于在調(diào)速時(shí)改變了控制脈沖的周期，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，因此這兩種方法現(xiàn)在很少使用。本次設(shè)計(jì)中采用了定頻調(diào)寬法，加之DSP自身PWM波生成的特點(diǎn)只需在程序初始化時(shí)一次性向周期寄存器中寫入一個(gè)固定的PWM周期值即保持周期不變，在程序運(yùn)行過程中根據(jù)控制信號(hào)向比較寄存器中寫入值的不同，從而改變和的值實(shí)現(xiàn)定頻調(diào)寬改變占空比的大小。圖39 脈沖寬度與占空比的關(guān)系 基于DSP的PWM生成模塊圖310 PMW波形經(jīng)過CMPR寄存器與T1PR寄存器里值的比較，最后輸出四路PWM波形。 4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及波形 輸入到H橋的波形 PI控制器參數(shù) 程序中的速度PI調(diào)節(jié)器和電流PI調(diào)節(jié)器的各個(gè)參數(shù)可以根據(jù)生產(chǎn)要求在初始化程序中改寫。根據(jù)將模擬PI調(diào)節(jié)器離散化得到數(shù)字PI調(diào)節(jié)器后，求的以下數(shù)字調(diào)節(jié)器的參數(shù)：速度比例系數(shù)N_KP=199H，Q12格式；速度積分系數(shù)N_KI=199H，Q12格式；速度積分飽和修正系數(shù)N_KC=199H，Q12格式；速度環(huán)最大輸入N_UMAX=4096，Q12格式； 總結(jié)TMS320LF2407A作為TI公司高性能的16位數(shù)字處理芯片，在工業(yè)控制中的應(yīng)用前景十分廣闊。正如本文中所闡述的，由于TMS320LF2407A型DSP芯片內(nèi)部嵌入了以往被認(rèn)為是外圍設(shè)備的許多電路，使得其性能價(jià)格比較高。TMS320LF2407A作為高性能的新一代16位DSP芯片，比較同類和同系列產(chǎn)品，其功能有了很大的提高。TMS320LF2407A特別適用于各類自動(dòng)控制系統(tǒng)，如工業(yè)控制系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)，分布式控制系統(tǒng)，變頻調(diào)速系統(tǒng)等，還適用于一般的信號(hào)處理系統(tǒng)和高級(jí)智能儀器，以及高性能的計(jì)算機(jī)外部控制器和辦公自動(dòng)化設(shè)備控制器。本文將TMS320LF2407A應(yīng)用于直流調(diào)速系統(tǒng)中，只是利用了TMS320LF2407A處理速度快，帶捕獲單元、A/D轉(zhuǎn)換器以及PWM脈寬調(diào)制電路等特點(diǎn)，其它的諸如豐富的串行通信接口功能，以及新增的CAN總線控制器等等都未曾涉及到，這是一大遺憾。本文中闡述的直流調(diào)速系統(tǒng)在功能上尚比較簡單，對(duì)TMS320LF2407A性能的利用上也不是十分全面，還有待于以后進(jìn)一步的性能開發(fā)。 致謝大學(xué)生活即將結(jié)束，為期一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近尾聲。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，凝聚著許多人的關(guān)懷和幫助。首先要感謝我指導(dǎo)教師馮艷娜在學(xué)術(shù)上的精心指導(dǎo)和在設(shè)計(jì)上的嚴(yán)格要求，在思想、學(xué)習(xí)和生活等各個(gè)方面的典范作用，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試過程中給予的很大的幫助。使我的本科學(xué)業(yè)得以順利完成，并激勵(lì)著我在今后的人生道路上不斷開拓進(jìn)取，勇往直前。感謝其他任課老師們，他們不但在大學(xué)四年中指導(dǎo)我們學(xué)習(xí)和生活，而且在完成論文期間給我許多幫助和建議，他們兢兢業(yè)業(yè)、對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度為我做出了好的表率，時(shí)刻鞭策著我向他們學(xué)習(xí)。非常感謝我的同學(xué)們，在與他們共同的學(xué)習(xí)、工作、生活過程中，他們給予了我及時(shí)的幫助和建議，開拓了我的思路。我對(duì)他們致以真誠的謝意和衷心的祝福。最后，向所有幫助過我的人致以最誠摯的謝意！參考文獻(xiàn)[1] [M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2005,3:3538.[2] 楊高波 [J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào). 2003年10月，第25卷,第5期:6669.[3] [M].北京:清華大學(xué)出版，2005,1:713.[4] [M].北京:清華大學(xué)出版社，2004:816.[5] DSP C語言開發(fā)應(yīng)用[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003:12.[6] David Alter. Using the Capture Units for Low Speed Velocity Estimation on a TMS320C240 [Z].TMS320 DSP DESIGNER’S NOTEBOOK. Number 83:16.[7] [M].上海:上海交通大學(xué)出版社,1984:7293.[8] [M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1980:212.[9] [M].:機(jī)械工業(yè)出版社，2000,6:127133.[10] [M].盧伯英 :機(jī)械工業(yè)出版社，2003,7:215217.[11] [M].:國防工業(yè)出版社，1989:367392.[12] Venkatachari Rajagopalan .ComputerAided Analysis of Power Electronic Systems [M].New York:MARCEL DEKKER,:99103.[13] [M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1982:7284.[14] 周士兵 [J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用,1994年第4期:3436.[15] 萬健如 [J].，第31卷，第五期:677679.[16] 李天博 TMS320C控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].，第4期，總第40卷，第438期:2325.[17] [J].，第5卷，第3期,31