电力电子课程设计--基于IGBT斩波控制的直流电机调速系统设计

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1、课程设计报告基于IGBT斩波控制的直流电机调速系统设计课程名称电力电子课程设计组长组员专业07电气工程及其自动化成绩指导教师许俊云2010年6月12日12摘要本设计报告主要涉及两个方案。第一个方案是基于ATmega16单片机作控制器控制L298集成芯片来调节电机的转速。第二个方案是基于ATmega16单片机作控制器控制型号为FGA25N120ANTD的IGBT的输出斩波信号来控制直流电机调速。描叙了基本的原理和控制方式，方案的比较和选择，调试时遇到的问题和解决方法，收获和建议。关键词IGBT直流电机直流电机调速系统设计ATmega16单片机12目录1任务与要求………………………………………

2、…………………………………………42直流电机的正反转及速度控制……………………………………………………………42.1功能分析…………………………………………………………………………………42.2方案比较与选择…………………………………………………………………………42.2.1芯片选择………………………………………………………………………………42.2.2电机驱动电路…………………………………………………………………………42.3方案的原理………………………………………………………………………………52.3.1系统框图………………………………………………………………………………52.3.2电

3、路原理图……………………………………………………………………………52.3.3PWM的原理……………………………………………………………………………62.3.4电机驱动电路…………………………………………………………………………62.3.5控制电机转速…………………………………………………………………………83电路调试……………………………………………………………………………………84收获体会……………………………………………………………………………………105存在问题和进一步的改进意见……………………………………………………………10参考文献……………………………………………………………

4、…………………………12121任务与要求电力电子技术是一门实践性很强的技术，由电力电子器件构成的直流电机斩波调速电路由于其节能，先进，灵活等特点在工业控制中得到了广泛应用，本着加强对电气工程专业学生综合性工程训练的原则，结合专业特点，特安排了基于IGBT的直流电机脉宽调速与转速检测这一课程设计，以达到深化对学生运用先进的电力电子技术解决实际问题能力的培养。1.选用合适的IGBT设计制作一个斩波调速器，使占空比可调，设频率设定为5.7kHz,占空比调节范围为10%~90%。2.斩波调速器负载选用额定电压为220V，额定电流为1.2A的它励直流电动机（即把实验室的并励直流电动机做它励接法做实验

5、）实现电机的单向调速，即电机的单象限运行。2直流电机的正反转及速度控制2.1功能分析本设计主要采用ATmega16单片机，系统主要有PWM波产生电路、测速电路、调速电路、电机驱动电路、串口显示及串口调速电路。首先利用单片机的定时器1产生两路PWM信号，交错控制输出到直流电机作为其控制脉冲。采用桥型光电开关作为测速器件。另外设计主要采用了串口进行人机的数据交互。通过串口输入命令字，单片机对命令字进行解析，分别完成以下功能：加速、减速、正转、反转、获取转速、设定速度。2.2方案比较与选择2.2.1芯片选择AVR单片机具有良好的集成性能，作为控制电路的核心在控制系统中起到了至关重要的作用，基于控

6、制性能和成本的考虑，在本设计中使用了性价比较高的ATMEL公司的ATmega16单片机。此单片机是一种高性能、低功耗的8位AVR微处理器，采用Harvard结构，拥有1MIPS/MHz处理速度，最高可以工作在16MHz的晶振频率下，两个串行通信接口和外部总线系统等丰富的外围接口为系统的开发提供了方便。本系统主要使用了ATmega16单片机的PWM功能。2.2.2电机驱动电路方案1：使用多个功率放大器件例如达林顿三极管，12驱动电机通过使用不同的放大电路和不同参数的器件，可以达到不同的放大的要求，放大后能够得到较大的功率。但是由于使用的是二相的步进电机，使用三极管干扰较大，固不采用这种方案。

7、方案2：使用L298N芯片驱动电机。L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片，最高电压可达到46V,最大电流可以达到5A。结合高速的肖特基二极管可以驱动两个二相电机，输出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的IO口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。另外该芯片具有高效的电路隔离功能。使用L298N芯片充分发挥了它的功能，能稳定地驱动步进电机，且价格不高，故选用L298N驱