轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計-展示頁
2025-07-09 09:43本頁面
【正文】 040 芯片4040是一個12位的二進(jìn)制串行計數(shù)器，所有計數(shù)器位為主從觸發(fā)器，計數(shù)器在時鐘下降沿進(jìn)行計數(shù)。由于單片機(jī)上電復(fù)位時P1端口輸出全為“1”，使用數(shù)值比較器4585的B組與P1端口相連，升速時P0端口輸出X按一定規(guī)律減少，而降速時按一定規(guī)律增大。隨著計數(shù)值的增加，Q2—Q9由全“1”變?yōu)槿?”時，圖中U2的（AB）輸出端又變?yōu)榈碗娖剑@樣就在U2的（AB）端得到了PWM的信號，它的占空比為（255 X / 255）*100%，那么只要改變X的數(shù)值，就可以相應(yīng)的改變PWM信號的占空比，從而進(jìn)行直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。12位串行計數(shù)器4040的計數(shù)輸入端CLK接到單片機(jī)C51晶振的振蕩輸出XTAL2。兩片數(shù)值比較器4585，即圖上UU3的A組接12位串行4040計數(shù)輸出端Q2—Q9，而UU3的B組接到單片機(jī)的P1端口。當(dāng)PWM波的頻率太高時，它對直流電機(jī)驅(qū)動的功率管要求太高，而當(dāng)它的頻率太低時，其產(chǎn)生的電磁噪聲就比較大，在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)PWM波的頻率在18KHz左右時，效果最好。 主電路的設(shè)計及參數(shù)計算由于給定直流電動機(jī)的額定電壓為230V，為保證供電質(zhì)量，應(yīng)采用三相降壓變壓器將電源電壓降低；為避免三次諧波電動勢的不良影響，三次諧波電流對電源的干擾，主變壓器采用Δ/Y聯(lián)結(jié)。振蕩電路：它外接石英晶體和微調(diào)電容即可構(gòu)成8051單片機(jī)產(chǎn)生時鐘脈沖序列的時鐘電路。定時器：8051片內(nèi)有2個16位的定時器，用來實(shí)現(xiàn)定時或者計數(shù)功能，并且以其定時或計數(shù)結(jié)果對計算機(jī)進(jìn)行控制。特殊功能寄存器：是用來對片內(nèi)各部件進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視的控制寄存器和狀態(tài)寄存器內(nèi)部程序存儲器：8051芯片內(nèi)部共有4K個單元，用于存儲程序、原始數(shù)據(jù)或表格，簡稱內(nèi)部ROM。其基本組成如下圖所示： 8051單片機(jī)基本組成CPU及8個部件的作用功能介紹如下中央處理器CPU：它是單片機(jī)的核心，完成運(yùn)算和控制功能。本系統(tǒng)選用我們比較熟悉的8051作為微型計算機(jī)。其中,電流環(huán)控制要求微型計算機(jī)有很快的響應(yīng)速度,其采樣頻率比較高。如果采用PI調(diào)節(jié)器，則有 （11） （12）為了引出電流反饋，在電動機(jī)的動態(tài)框圖中必須把電樞電流顯露出來。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖。電流環(huán)在內(nèi)，稱之為內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外，稱之為外環(huán)。圖1－、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的原理圖。本設(shè)計選用雙極性控制的橋式可逆PWM變換器。晶體管PWM功率放大器方案選擇方案一 單極性控制方式，這種控制方式的特點(diǎn)是在一個開關(guān)周期內(nèi)兩只功率管以較高的開關(guān)頻率互補(bǔ)開關(guān)，保證可以得到理想的正弦輸出電壓：另兩只功率管以較低的輸出電壓基波頻率工作，從而在很大程度上減小了開關(guān)損耗。通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓來移動觸發(fā)脈沖的相位，即可改變Ud，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，且控制作用快速性能好，提高系統(tǒng)動態(tài)性能。適用于調(diào)速要求不高，要求可逆運(yùn)行的系統(tǒng)，但其設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、維護(hù)不便。電動機(jī)供電方案選擇變電壓調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)用的主要方法，調(diào)節(jié)電樞供電電壓所需的可控制電源通常有3種：旋轉(zhuǎn)電流機(jī)組，靜止可控整流器，直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器。 系統(tǒng)控制對象的確定本次設(shè)計選用直流電動機(jī)的額定參數(shù)直流電動機(jī)的額定參數(shù)PN=15kW、UN=440V、IN=、nN=1510 r/min，電流過載倍數(shù)λ=。根據(jù)電機(jī)的型號及參數(shù)選擇最優(yōu)方案，以確保系統(tǒng)能夠正常，穩(wěn)定地運(yùn)行。利用編碼器測得電機(jī)速度，經(jīng)過濾波電路得到直流電壓信號，把電壓信號輸入給A/D轉(zhuǎn)換芯片最后反饋給單片機(jī)，在內(nèi)部進(jìn)行PI運(yùn)算，輸出控制量完成閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速控制。本文就是利用這種控制方式來改變電壓的占空比實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)速度的控制。PWM控制技術(shù)以其控制簡單、靈活和動態(tài)響應(yīng)好的優(yōu)點(diǎn)而成為電力電子技術(shù)最廣泛應(yīng)用的控制方式，也是人們研究的熱點(diǎn)。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展以及各種新的理論方法，如現(xiàn)代控制理論、非線性系統(tǒng)控制思想的應(yīng)用，PWM控制技術(shù)獲得了空前的發(fā)展。PWM控制的基本原理很早就已經(jīng)提出，但是受電力電子器件發(fā)展水平的制約，在上世紀(jì)80年代以前一直未能實(shí)現(xiàn)。PWM控制技術(shù)就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形。s output as the control voltage thyristor triggering device, then the regulatory role of these two will be able to plement one another by. In this paper, MATLAB software ponents of the simulink pairs of closedloop speed control system of the DC simulation results show that the application of MATLAB for system simulation is convenient, efficient and high reliability. Key words: DoubleLoop DC Motor Control systems, thyristor, DC motors, MATLAB, simulation目 錄前 言...................................................1第一章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計................................. 系統(tǒng)總體設(shè)計..................................... ................... ................... ................. 8051單片機(jī)簡介.......................................................... PWM信號發(fā)生電路設(shè)計........................ ............................. ......................... A/D轉(zhuǎn)換及芯片選擇..........................第二章 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計................................. 主程序設(shè)計....................................... PI控制子程序設(shè)計................................. A/D轉(zhuǎn)換程序..................................
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