电机拖动课程设计论文—直流电动机pwm脉宽调速系统设计

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1、《电机与拖动》综合实践指导老师：xxx年级专业12自动化x班姓名学号xxxxxx2012xxxxxx20122015年6月27日22题目及要求设计题目：直流电动机PWM脉宽调速系统设计设计内容：1、PWM产生电路；2、直流电机驱动电路；3、直流电机实现正转、反转、加速、减速、制动的功能；4、转速测量及显示电路；5、控制电路及软件设计；设计要求：1、直流电机的调速有单象限，二象限和四象限三种工作形式。要求选择四象限工作形式进行设计；2、选用额定电压为12V，额定电流为1A的他励直流电动机作为调速对象。要求进行调速实验；3、画出电动机正反转电动状态、能耗制动、反接制动、

2、改变电枢电压调速机械特性图；22目录1.系统设计方案41.1方案一：PWM波调速41.2方案二：晶闸管调速41.3方案确定42.系统硬件设计42.1系统硬件电路图42.1.1系统总电路图42.1.2电源电路52.1.3驱动电路62.1.4转速测量及显示电路82.1.5按键控制电路92.2元器件选择及清单：103.系统四象限运行原理104.系统软件设计124.1主程序设计124.2中断服务程序设计125．系统仿真136.实验与调试157.结论与总结16参考文献16附录程序16221.系统设计方案1.1方案一：PWM波调速采用由达林顿管组成的H型PWM电路。用单片机控制

3、达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快，稳定性也极佳，是一种广泛采用的PWM调速技术。我们采用了定频调宽方式，因为采用这种方式，电动机在运转时比较稳定；并且在采用单片机产生PWM脉冲的软件实现上比较方便。且对于直流电机，采用软件延时所产生的定时误差在允许范围。同时，L298是基于H桥电路的数字集成IC，采用L298可使驱动电路变得更加简单可靠。1.2方案二：晶闸管调速晶闸管可控整流器供电的直流调速系统（V-M系统）。通过调节触发装

4、置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压，从而实现平滑调速。晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性；晶闸管可控整流器的功率放大倍数在以上，其门极电流可以直接用晶体管来控制，不再像直流发电机那样需要较大功率的放大器。在控制作用的快速性上，变流机组是秒级，而晶闸管整流器是毫秒级，这将大大提高系统的动态性能。但是由于晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难；晶闸管对过电压、过电流和过高的与都十分敏感，若超过允许值会在很短的时间内损坏器件。另外，由谐波与无功功率引起电网电压波形畸变，殃及附近

5、的用电设备，造成“电力公害”，因此必须添置无功补偿和谐波滤波装置。1.3方案确定鉴于方案一调速特性优良、调整平滑、调速范围广、而且电路结构简单，成本较低，因此本设计采用方案一。2.系统硬件设计2.1系统硬件电路图2.1.1系统总电路图22根据所确定的方案，可作出系统结构框图如下：单片机（速度的测量计算、输入设定及系统控制）单片机（PWM模拟发生器）电机速度采集电路电机驱动电路键盘显示器图1电机调速系统框图实际硬件电路图如下：图2硬件电路图2.1.2电源电路（1）芯片介绍22电子产品中常见到的三端稳压集成电路有正电压输出的78××系列和负电压输出的79××系列。故名思

6、义，三端IC是指这种稳压用的集成电路只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。（2）电路原理图本系统需要12V、5V两种电源，因此电源电路采用7805用12V电源产生5V电压，电路图如下：图3电源电路2.1.3驱动电路（1）L298内部H桥原理L298内部H桥电路,电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠。如图所示，H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。要使电机运转

7、，必须使对角线上的一对三极管导通。如图所示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动（电机周围的箭头指示为顺时针方向）。22图4H桥驱动电路另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机。当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动（电机周围的箭头表示为逆时针方向,上图反方向）。(2)L298的逻辑功能当使能端为高电平时，输入端IN1为PWM信