【正文】 務(wù)器 PTS(Peripheral Transaction Serve)對(duì)中斷能提供一種類似直接存儲(chǔ)器訪問(wèn) DMA(Direct Memory Access)的響應(yīng)，CPU 的開(kāi)銷(xiāo)比一般的中斷響應(yīng)少得多。增添了新的 256 字節(jié)寄存器，使得每個(gè)服務(wù)程序都可能擁有自已的寄存器組，而在服務(wù)程序的人口和出口處，可以用簡(jiǎn)單的垂直窗口切換代替常用的人棧和出棧指令。具有以下顯著特點(diǎn)：算術(shù)邏輯單元采用寄存器一寄存器結(jié)構(gòu)，消除了一般 CPU 中存在的累加器瓶頸效應(yīng)，提高了操作速度和數(shù)據(jù)吞吐能力；采用垂直窗口技術(shù)，大大加速了程序運(yùn)行速度和精簡(jiǎn)了程序結(jié)構(gòu)。80C196KC 單片機(jī)是 INTEL 公司新一代高性能、低功耗 l6 位單片機(jī)，具有豐富的軟硬件資源和較強(qiáng)的抗干擾能力，它是 MCS～96 系列的芯片中第三類產(chǎn)品，內(nèi)含 A／D 轉(zhuǎn)換。主要由電機(jī)轉(zhuǎn)速、電流檢測(cè)電路；轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)單片機(jī) PI 數(shù)字調(diào)節(jié)器；功率調(diào)節(jié)電路；直流電機(jī)；保護(hù)電路等組成，系統(tǒng)硬件主要由 80C196KC 單片機(jī)、外部存儲(chǔ)器、驅(qū)動(dòng)芯片 TC78光電編碼器、8279 鍵盤(pán)顯示電路等構(gòu)成。傳統(tǒng)的 PWM 直流傳動(dòng)系統(tǒng)常采用的主功率元件一般為功率晶體管(GTR)，隨著驅(qū)動(dòng)對(duì)象的日益復(fù)雜和系統(tǒng)性能及可靠性的逐步提高，采用場(chǎng)控器件 絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的逐漸增多，這里就是采用 IGBT 作為主電路的控制元件。于是 90 年代出現(xiàn)了以 IGBT 為代表，具有自關(guān)斷能力并可在高速下工作的功率器件作為開(kāi)關(guān)元件的 PWM 直流調(diào)速系統(tǒng)成為更為先進(jìn)的直流調(diào)速方案 [2]。80 年代，以晶閘管為功率開(kāi)關(guān)器件的斬波調(diào)速器以其無(wú)級(jí)、高效、節(jié)能而得到大力推廣但晶閘管斬波調(diào)速器不足之處是晶閘管一旦被觸發(fā)，其關(guān)斷必須依賴換流電容和換流電感振蕩產(chǎn)生反壓來(lái)實(shí)現(xiàn)．換流電容和電感增加了裝置的成本，也增加了換流損耗；電源電壓下降還會(huì)導(dǎo)致?lián)Q流失敗，使系統(tǒng)的可靠性降低；此外，由于晶閘管的開(kāi)、關(guān)時(shí)間比較長(zhǎng)，加上存在換流環(huán)節(jié)，使得斬波器的工作頻率不能太高(一般在 300Hz 以下)，電機(jī)上的力矩脈動(dòng)和電流脈動(dòng)比較嚴(yán)重。本課題是應(yīng)生產(chǎn)教儀的廠家的需要,研制開(kāi)發(fā)出一套控制平滑、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、簡(jiǎn)便、可靠性高、操作方便的直流調(diào)速控制掛箱以供大中專院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)之用,利用該掛箱設(shè)備可以進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有: ①降壓斬波電路實(shí)驗(yàn)②升壓斬波電路實(shí)驗(yàn)③可逆直流 PWM 調(diào)速實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了斬波實(shí)驗(yàn)電路與可逆 PWM 調(diào)速實(shí)驗(yàn)電路的兼容。目前國(guó)內(nèi)各大專院校，科研單位和廠家也都在開(kāi)發(fā)直流調(diào)速裝置，但大多數(shù)調(diào)速技術(shù)都是結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)中，而在民用中應(yīng)用相對(duì)較少，所以應(yīng)用已有的成熟技術(shù)開(kāi)發(fā)性能價(jià)格比高，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的直流調(diào)速單元，將有廣闊的應(yīng)用前景。一般以系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行中突加一個(gè)使輸出量降低的負(fù)擾動(dòng) N 以后的過(guò)渡過(guò)程作為典型的抗擾過(guò)程。定義為從加輸人量的時(shí)刻起，到輸出量進(jìn)人其穩(wěn)態(tài)值的誤差帶(一般取 5%或 2%)，響應(yīng)曲線達(dá)到且不再超出該誤差帶所需的最短時(shí)間。超調(diào)量越小，則相對(duì)穩(wěn)定性越好，即動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較平穩(wěn)。它表示動(dòng)態(tài)響應(yīng)的快速性。一般希望在階躍響應(yīng)中輸出量 C(t)與其穩(wěn)態(tài)值 的偏差越小越好，達(dá)到 C 的時(shí)間越快越好。 調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)包括跟隨性能指標(biāo)和抗擾性能指標(biāo)兩類。然而，靜差率和機(jī)械特性硬度又是有區(qū)別的。 2)靜差率 當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)負(fù)載由理想空載增加到額定值所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落△n，與理想空載轉(zhuǎn)速 n 之比，稱作靜差率，即顯然，靜差率是用來(lái)衡量調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化下的穩(wěn)定度的。 調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo) 1)調(diào)速范圍 南昌工程學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)論文生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速 和最低轉(zhuǎn)速 之比叫調(diào)速范圍，用字母 D 表示 ，即其中 和 一般都指電動(dòng)機(jī)額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速，對(duì)于少數(shù)負(fù)載很輕的機(jī)械，例如精密磨床，也可用實(shí)際負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速。 對(duì)于要求在一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，以調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方式為最好。2）減弱勵(lì)磁磁通:即保持 Φ 和 U 不變，通過(guò)減少 Φ 來(lái)升高 n，是一種小范圍無(wú)級(jí)調(diào)速方式。 直流拖動(dòng)系統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和其他參量之間的穩(wěn)態(tài)關(guān)系可表示為 式中 n———轉(zhuǎn)速（r/min）；U———電樞電壓 （V）；I———電樞電流 （A）；R———電樞回路總電阻（ ）； ф ———?jiǎng)?lì)磁磁通（wb）；Ke———由電機(jī)結(jié)構(gòu)決定的電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。而以運(yùn)算放大器為核心的有源校正網(wǎng)絡(luò)（調(diào)節(jié)器），和由 R、C 等元件構(gòu)成的無(wú)源校正網(wǎng)絡(luò)相比,又可以實(shí)現(xiàn)更為精確的比例、微分、積分控制規(guī)律,于是就有可能將各種各樣的控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化和近似成少數(shù)典型的低階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。現(xiàn)代的電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)都是由慣性很小的晶閘管、電力晶體管或其他電力電子器件以及集成電路調(diào)節(jié)器等組成的。而后一次技術(shù)更新是設(shè)計(jì)思想和理論概念上的一個(gè)飛躍和質(zhì)變，電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能亦隨之改觀。后一次技術(shù)更新主要是把現(xiàn)代控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)用于電氣工程，控制器由模擬式進(jìn)入了數(shù)字式。s internal structure and its peripheral circuit are analyzed, and its applying example in this system is given.Key words: Boost/Buck chopper；SG3525；DC Pulse Width speed control南昌工程學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)論文目錄摘要 ..............................................................................................................................................................................IIIABSTRACT ................................................................................................................................................................IV第 1 章 引言 ...............................................................................................................................................................1 直流拖動(dòng)系統(tǒng) 11．2 調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo) 1 課題來(lái)源 2 文獻(xiàn)綜述 3 直流電機(jī)參數(shù) ...............................................................................................................................................5第 2 章 PWM 直流調(diào)速系統(tǒng)總體介紹與主電路原理 ...................................................................................................6 電路組成及系統(tǒng)分析 6 主電路工作原理 6 主電路的組成 8第 3 章 PWM 控制電路 .................................................................................................................................................103．1 PWM 基本原理 103．2 PWM 的理論基礎(chǔ) 113．3 PWM 實(shí)現(xiàn)方法 123．4 直流電機(jī)的 PWM 控制技術(shù) 13第 4 章 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) ................................................................................................................18 PID 調(diào)節(jié)器的基本原理 18 速度調(diào)節(jié)器 ASR 19 電流調(diào)節(jié)器 ACR 20 觸發(fā)輸入及保護(hù)裝置（CSR） 21 PWM 波形發(fā)生器 24 電流檢測(cè) 24 給定單元 24致謝 ..............................................................................................................................................................................25參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................................................................26PWM 直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4第1章 引言在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)革命過(guò)程中，電氣自動(dòng)化在 20 世紀(jì)的后四十年曾進(jìn)行了兩次重大的技術(shù)更新。實(shí)驗(yàn)證明本調(diào)試系統(tǒng)直流電壓大小調(diào)節(jié)和電機(jī)可逆運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)非常方便，并具有較硬的靜特性和機(jī)械特性。本調(diào)速系統(tǒng)采用半橋型電路作為主電路,它相當(dāng)于降壓斬波電路和升壓斬波電路的串聯(lián)組合,選用全控型器件 IGBT 作開(kāi)關(guān)器件。南昌工程學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)論文摘 要以電力電子學(xué)和電機(jī)調(diào)速技術(shù)為基礎(chǔ)，本文設(shè)計(jì)了一種基于直流脈寬調(diào)速控制技術(shù)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。為了得到較好的動(dòng)靜態(tài)性能，該控制系統(tǒng)采用了雙閉環(huán)控制，同時(shí)速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器都選用PI調(diào)節(jié)器?？刂齐娐芬约?PWM 控制器 SG3525 為核心,3525輸出的脈寬調(diào)制信號(hào)經(jīng) LM1413 放大后作為 IGBT 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 關(guān)鍵詞: 升/降壓斬波電路；SG3525；直流脈寬調(diào)速PWM 直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2AbstractOn the basis of Power Electronic and electric motor speed adjusting technology, the calibrator designs a speed adjusting system in which Pulse Width Modulation (PWM) controlling technology is used to control . motor. Dual closed loop controlling technic is alse adopted so that the sysetem has satisfactory steadystate and dynamic characters. The system uses single chip micro puter as an auxiliary unit.Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) is selected as power semiconductor onoff element in the system The thesis explains the principle of PWM controlling. The special integrated PWM controllerSG3525 which can help us realize PWM control easily is elaborated , this chip39。一次是元器件的更新，即以大功率半導(dǎo)體器件晶閘管取代傳統(tǒng)的變流機(jī)組，以線形組件運(yùn)算放大器取代電磁放大器件。在前一次技術(shù)更新中，電氣系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)仍采用經(jīng)典控制理論的方法。在整個(gè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，電力拖動(dòng)及調(diào)速系統(tǒng)是其中的核心部分。經(jīng)過(guò)合理的簡(jiǎn)化處理，整個(gè)系統(tǒng)一般都可以用低階近似。如果事先對(duì)這些典型系統(tǒng)作比較深入的研究,把它們的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性當(dāng)作預(yù)期的特性,弄清楚它們的參數(shù)和系統(tǒng)性能指標(biāo)的關(guān)系,寫(xiě)成簡(jiǎn)單的公式或制成簡(jiǎn)明的圖表,則在設(shè)計(jì)實(shí)際系統(tǒng)時(shí),只要能把它校正或簡(jiǎn)化成典型系統(tǒng)的形式,就可以利用現(xiàn)成的公式和圖表來(lái)進(jìn)行參數(shù)計(jì)算,這樣,就建立了工程設(shè)計(jì)方法的可能性。由上式可以看出，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有三種方法： 1）調(diào)節(jié)電樞供電電壓 U:即保持 R 和 Φ 不變，通過(guò)調(diào)節(jié) U 來(lái)調(diào)節(jié) n，是一種大范圍無(wú)級(jí)調(diào)速方式。3）改變電樞回路電阻 R:即保持 U 和 Φ 不變，通過(guò)調(diào)節(jié) R 來(lái)調(diào)節(jié) n，是一種大范圍有級(jí)調(diào)速方式。改變電阻只能