【正文】 晶閘管變流裝置為毫秒級(jí)[5]。由于它具有體積小、響應(yīng)快、工作可靠、壽命長(zhǎng)、維修簡(jiǎn)便等一系列優(yōu)點(diǎn)，采用晶閘管供電，不僅使直流調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上和可靠性有所提高，而且在技術(shù)性能上也顯示出很大的優(yōu)越性。但是汞弧變流器仍存在一些缺點(diǎn):維修還是不太方便，特別是水銀蒸汽對(duì)維護(hù)人員會(huì)造成一定的危害等。第三，自出現(xiàn)汞弧變流器后，利用汞弧變流器代替上述發(fā)電機(jī)—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，使調(diào)速性能指標(biāo)又進(jìn)一步提高。特別是當(dāng)電動(dòng)機(jī)減速時(shí)，可以通過(guò)發(fā)電機(jī)非常容易地將電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪慣量反饋給電網(wǎng)，這樣，一方面可得到平滑的制動(dòng)特性，另一方面又可減少能量的損耗，提高效率。但缺點(diǎn)是效率低、不能在較寬范圍內(nèi)平滑調(diào)速，所以目前極少采用。 國(guó)內(nèi)外研究趨勢(shì)直流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中需要有專(zhuān)門(mén)的可控直流電源，常用的可控直流電源有以下幾種：第一，最初的直流調(diào)速系統(tǒng)是采用恒定的直流電壓向直流電動(dòng)機(jī)電樞供電，通過(guò)改變電樞回路中的電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。該方案以驅(qū)動(dòng)芯片與一些外圍電路。在硬件方面充分利用微機(jī)外設(shè)接口豐富，運(yùn)算速度快的特點(diǎn)，采取軟件和硬件相結(jié)合的措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的控制。本文對(duì)基于PIC單片機(jī)的直流電機(jī) PWM 調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了較深入的研究，從直流調(diào)速系統(tǒng)原理出發(fā)，逐步建立了單閉環(huán)直流 PWM調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。直流調(diào)速技術(shù)不斷發(fā)展，走向成熟化、完善化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，在可逆脈寬調(diào)速、高精度的電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中仍然難以替代[2]。同時(shí)，控制電路已經(jīng)實(shí)現(xiàn)高集成化、小型化、高可靠性及低成本。三十多年來(lái)，直流電機(jī)傳動(dòng)經(jīng)歷了重大的變革。電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)由控制部分、功率部分和電動(dòng)機(jī)三大要素組成一個(gè)有機(jī)整體?；赑WM控制的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄摘 要 IAbstract II第1章 緒論 1 開(kāi)發(fā)背景 1 國(guó)內(nèi)外研究趨勢(shì) 2 技術(shù)要求及工作內(nèi)容 3第2章 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 4 系統(tǒng)總體框圖設(shè)計(jì) 4 PWM調(diào)速原理 4 PWM調(diào)速方法 5 PWM控制流程圖 5 各模塊作用 5 本章小結(jié) 5第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 6 單片機(jī)控制模塊 6 STC89C52的簡(jiǎn)介 7 STC89C52主要性能 7 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 8 液晶顯示模塊 11 獨(dú)立式鍵盤(pán)控制模塊 13 電機(jī)測(cè)速模塊 14 本章小結(jié) 15第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 16 主程序流程圖 16 定時(shí)器中斷程序流程圖 16 獨(dú)立式鍵盤(pán)控制流程圖 17 系統(tǒng)仿真調(diào)試 19 仿真結(jié)果分析 20 本章小結(jié) 22結(jié) 論 23參考文獻(xiàn) 24附 錄 25致 謝 34 黑龍江東方學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）基于PWM控制的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1章 緒論 開(kāi)發(fā)背景當(dāng)今，自動(dòng)化控制系統(tǒng)已經(jīng)在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，而直流調(diào)速控制作為電氣傳動(dòng)的主流在現(xiàn)代化生產(chǎn)中起著主要作用，無(wú)論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國(guó)防、航天航空、醫(yī)療衛(wèi)生、商務(wù)與辦公設(shè)備、還是在日常生活中的家用電器都大量使用著各式各樣的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)，其中許多系統(tǒng)有調(diào)速的要求：如車(chē)輛、電梯、機(jī)床、造紙機(jī)械等等。為了滿(mǎn)足運(yùn)行、生產(chǎn)、工藝的要求往往需要對(duì)另一類(lèi)設(shè)備如風(fēng)機(jī)、水泵等進(jìn)行控制：為了減少運(yùn)行損耗，節(jié)約電能也需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速[1]。各部分之間的不同組合，可構(gòu)成多種多樣的電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。首先實(shí)現(xiàn)了整流器的更新?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(dòng)機(jī)組及水銀整流裝置使直流電氣傳動(dòng)完成了一次大的躍進(jìn)。以上技術(shù)的應(yīng)用，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。隨著微控制器尤其是脈寬調(diào)制 PWM 專(zhuān)門(mén)控制芯片的飛速發(fā)展，其對(duì)電機(jī)控制方面的應(yīng)用起了很重要的作用，為設(shè)計(jì)性能更高的直流控制系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。用微機(jī)硬件和軟件發(fā)展的最新成果，探討一個(gè)將微機(jī)和電力拖動(dòng)控制相結(jié)合的新的控制方法，研究工作在對(duì)控制對(duì)象全面回顧的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)控制部分展開(kāi)研究，它包括對(duì)實(shí)現(xiàn)控制所需要的硬件和軟件的探討。在微機(jī)控制方面，討論了顯示、PWM、光電編碼盤(pán)測(cè)速的原理,并給出了軟、硬件實(shí)現(xiàn)方案。通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)試，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，此調(diào)速系統(tǒng)可獲得快速、精確的調(diào)速效果。這種方法簡(jiǎn)單易行，設(shè)備制造方便，價(jià)格低廉。第二，三十年代末，出現(xiàn)了發(fā)電機(jī)—電動(dòng)機(jī)(也稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)變流組)，配合采用磁放大器、電機(jī)擴(kuò)大機(jī)、閘流管等控制器件，可獲得優(yōu)良的調(diào)速性能，如有較寬的調(diào)速范圍(十比一至數(shù)十比一)、較小的轉(zhuǎn)速變化率和調(diào)速平滑等[3]。但發(fā)電機(jī)—電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是需要增加兩臺(tái)與調(diào)速電動(dòng)機(jī)相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機(jī)和一些輔助勵(lì)磁設(shè)備，因而體積設(shè)備較多、體積大、費(fèi)用高、效率低、安裝需要地基、運(yùn)行有噪聲、維修困難等。特別是它的系統(tǒng)快速響應(yīng)性是發(fā)電機(jī)—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)不能比擬的。第四，1957年，世界上出現(xiàn)了第一只晶閘管，與其它變流元件相比，晶閘管具有許多獨(dú)特的優(yōu)越性，因而晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)立即顯示出強(qiáng)大的生命力[4]。晶閘管變流裝置的放大倍數(shù)在10000以上，比機(jī)組(放大倍數(shù)10)高1000倍，比汞弧變流器(1000)高10倍。因此，目前在直流調(diào)速系統(tǒng)中，除某些特大容量的設(shè)備而且供電電路容量較小的情況下，仍有采用機(jī)組供電、晶閘管勵(lì)磁系統(tǒng)以外，幾乎絕大部分都已改用晶閘管相控整流供電了。直到進(jìn)入上世紀(jì)80年代，隨著全控型電力電子器件的出現(xiàn)和迅速發(fā)展，PWM控制技術(shù)才真正得到應(yīng)用。直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)、制動(dòng)性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動(dòng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。早期直流電動(dòng)機(jī)的控制均以模擬電路為基礎(chǔ)，采用運(yùn)算放大器、非線(xiàn)性集成電路以及少量的數(shù)字電路組成，控制系統(tǒng)的硬件部分非常復(fù)雜，功能單一，而且系統(tǒng)非常不靈活、調(diào)試?yán)щy，阻礙了直流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍的推廣。采用單片機(jī)構(gòu)成控制系統(tǒng)，可以節(jié)約人力資源和降低系統(tǒng)成本，從而有效的提高工作效率。計(jì)算機(jī)的發(fā)展可以使復(fù)雜的控制規(guī)律較方便的實(shí)現(xiàn)，以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)字控制技術(shù)成為自控領(lǐng)域的主流，也給直流電氣傳動(dòng)的發(fā)展注入了新的活力，使電氣傳動(dòng)進(jìn)入了更新的發(fā)展階段。另一方面通過(guò)測(cè)速電路把電機(jī)的轉(zhuǎn)速送給單片機(jī)在通過(guò)液晶顯示出來(lái)，從而可以直觀(guān)的控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。 2黑龍江東方學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第2章 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體框圖設(shè)計(jì)方案說(shuō)明：直流電機(jī)PWM調(diào)速系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為控制核心，由命令輸入模塊、測(cè)速系統(tǒng)模塊、LED顯示模塊及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊組成。直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)總體框圖見(jiàn)圖21。PWM可以應(yīng)用在許多方面，比如：電機(jī)調(diào)速、溫度控制、壓力控制等等。通過(guò)改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來(lái)達(dá)到改變平均電壓大小的目的，從而來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。圖22 占空比示意圖如圖22所示：設(shè)電機(jī)始終接通電源時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大為Vmax，設(shè)占空比為D= t1 / T，則電機(jī)的平均速度為Va = Vmax * D，其中Va指的是電機(jī)的平均速度；Vmax 是指電機(jī)在全通電時(shí)的最大速度；D = t1 / T是指占空比。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，平均速度Vd 與占空比D并非嚴(yán)格的線(xiàn)性關(guān)系，但是在一般的應(yīng)用中，我們可以將其近似地看成是線(xiàn)性關(guān)系。如果采用軟件延時(shí)方法，此方法在精度上不及定時(shí)器，特別是在引入中斷后，將有一定的誤差。電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、急停處理PWM輸入L298電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行脈沖處理程序控制單片機(jī)輸出PWM脈沖STC89C52控制開(kāi)始結(jié)束 圖23 PWM脈沖調(diào)制的控制流程圖 各模塊作用 本設(shè)計(jì)主要模塊由命令輸入模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、獨(dú)立鍵盤(pán)模塊、測(cè)速系統(tǒng)模塊、LCD顯示模塊幾部分組成。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊是用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)。測(cè)速系統(tǒng)模塊在本設(shè)計(jì)采用的是紅外傳感器（由紅外線(xiàn)發(fā)射管、紅外線(xiàn)接收管構(gòu)成的紅外計(jì)數(shù)電路）組成的能把直流電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速反饋給單片機(jī)。 本章小結(jié) 本章主要介紹了系統(tǒng)的總體思路、框架。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)硬件模塊主要采用STC89C52控制模塊、L298電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、LCD1602液晶顯示模塊、獨(dú)立鍵盤(pán)控制模塊、測(cè)速系統(tǒng)模塊。 圖31直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的控制模塊圖，然后經(jīng)驅(qū)動(dòng)芯片L298放大后控制直流電機(jī)。當(dāng)需要改變電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向時(shí)，兩個(gè)引腳的輸出相反。占空比為高電平脈沖個(gè)數(shù)占一個(gè)周期