电机与拖动课程设计-PWM脉宽调速系统设计报告
pwm课程设计报告
3、本人所做的是对系统进行调试，检查系统的毛病，并加以修改，使系统能正常运行。达到预期目标。
4、原理电路图
4. 原件清单列表：
电路板1块AT89c51芯片1个晶振1个
电容33p 2个10p 1个电阻10K 1个按键开关2个
L298芯片1个二极管4个直流电机1个导线若干
三：软件设计流程及其描述
1、系统模块层次结构图
2、程序流程图
3、程序源代码：
#include <reg51.h>
sbit PWMQ1=P1^1;
}
while(k2==0);
}
}void delay(unsigned char m)
{
unsigned cha(i=0;i<5;i++);
}
}
四、测试
经过硬件电路的设计和程序的编写，我们开始将元器件焊接在电路板上，焊接后连接电源，将程序输入51单片机，进行调试。发现电机并没有转动，我们首先对硬件部分进行检查，检查线路的连接是否出现问题，通过万用表看是否哪个部分短路，元器件是否损坏。检验完毕发现有几个地方发现短路，还有些元器件出现问题，于是我们重新把焊接的地方进行检查重新焊接并换上合格的元器件在进行检查发现没有什么问题。然后我们再一次打开开关测量单片机是否发出我们所需要的pwm波，结果发现这个pwm波不是我们想要的脉宽和周期的波于是我们检查程序的编写，发现我们对pwm波的设置出现问题，于是翻阅资料超找51单片机pwm波的定义如何产生一定波长以及频率的波，最后进行改正，得到想要的结果。再一次运行程序发现电机仍然不动，我们用示波器检查l298发出的方波，发现没有发出波形，觉得是对l298芯片的连接出现问题，我们上网查找l289的说明书，发现我们的电源采用不对，于是改变电源。再一次运行系统，电动机有了转动，但是在按动加速按钮后没有发现有明显的加速，减速也是，于是我们开始检查自己程序和按钮电路，电路没有问题，发现程序的编写出现逻辑的错误，因此并没有使加减速的程序得到运行，再改动程序后重新输入程序，运行系统电机可以转动以及加减速了。
《脉冲宽度调制(PWM)直流电机调速电路》课外设计制作总结报告
《电路与电子线路基础》课外设计制作总结报告题目( D)：脉冲宽度调制（PWM）直流电机调速电路一、实验方案直流电机使用直流电流作为驱动电流。
直流电机内部主要由主磁极、绕组线圈、换向片、电刷等部件构成。
直流电机的两极输入直流电流，根据安培定律，通电线圈在磁场中受到磁场作用力的影响，可以驱动线圈旋转；对直流电机的转速进行控制，就是通过改变进入绕组线圈的电流大小，从而改变磁场作用力的大小。
我们通过脉宽调制的方法来调整直流电机的转速。
因为有一个重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，所以等幅值、不同宽度的一系列矩形脉冲与正弦半波的作用是等效的。
要改变等效输出正弦波的幅值，按同一比例改变各矩形脉冲宽度即可。
对于直流电压或电流，可以简单地用一系列等幅值、等宽度的脉冲来等效。
通过调整输出方波的占空比，改变电压或电流大小。
电压或电流源是以一种通（ON）或断（OFF）的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。
通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。
根据PWM原理控制直流电机，就是要设计相应的控制电路，对直流电机驱动电流信号的极性、占空比进行控制，以达到控制直流电机的旋转方向和转速的目的。
由于对转速没有具体的要求，因此，可以简单地通过输出占空比较高的信号获得较高的转速，输出占空比较低的信号来获得较低的转速。
多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态。
在电路处于某一暂稳态后，经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。
两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波。
多谐振荡器可用作方波发生器。
所以我们使用555定时器来调制方波。
555定时器的八个引脚的作用如下表：当555定时器接通电源后，输出假定是高电平，则T 截止，电容C 充电。
充电回路是VCC —R1—R2—C —地，按指数规律上升，当上升到2Vcc/3时（TH 、端电平大于Vc ），输出翻转为低电平。
PWM脉宽直流调速系统设计课程设计
直流电机调速原理
直流电机 调速原理： 通过改变 电枢电压 或励磁电 流来改变 电机转速
直流电机 调速方式： 电枢电压 调速、励 磁电流调 速、电枢 电阻调速
电枢电压 调速：通 过改变电 枢电压来 改变电机 转速，适 用于恒转 矩负载
励磁电流 调速：通 过改变励 磁电流来 改变电机 转速，适 用于恒功 率负载
稳定性分析步 骤：确定系统 模型、分析系 统稳定性、优
化系统设计
可靠性分析
稳定性：系统在运 行过程中是否稳定， 是否会出现波动或 异常
准确性：系统输出 的信号是否准确， 是否符合设计要求
抗干扰能力：系统 在受到外部干扰时， 是否能够保持稳定 运行
故障诊断与处理： 系统出现故障时， 是否能够快速诊断 并处理，保证系统 正常运行
功率模块设计
功率模块类型： IGBT、
MOSFET等
功率模块选择： 根据系统需求 选择合适的功
率模块
功率模块参数： 电压、电流、
频率等
功率模块布局： 考虑散热、电 磁干扰等因素 进行布局设计
控制模块设计
控制模块组成：包括微处理 器、存储器、输入输出接口 等
控制模块功能：实现对电机 转速、电流、电压等参数的 控制
感谢观看
汇报人：
高效化、节能化。
发展趋势与展望
应用领域：广泛应用于工业自动 化、智能家居、电动汽车等领域
市场前景：随着科技的发展，市 场需求不断增长
添加标题
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技术发展趋势：智能化、网络化、 集成化
挑战与机遇：面临技术瓶颈、市 场竞争等挑战，同时也存在巨大 的发展机遇
技术创新与挑战
技术创新： PWM脉 宽直流调 速系统在 工业自动 化、电动 汽车等领 域的应用
PWM调速系统设计
PWM调速系统设计
一、系统原理
二、硬件设计
1.电源电路：选择合适的电源电压和电容电感等元件，保证系统的稳定工作。
2.控制单元：使用微控制器或者专用的PWM控制芯片作为控制单元，负责生成高电平脉冲的脉宽。
3.驱动电路：根据电机的类型选择合适的驱动电路，将PWM信号转换为适合电机驱动的电流或电压。
三、软件设计
1.初始化设置：对控制单元进行初始化设置，包括设置PWM信号的周期和高电平脉冲的初始宽度。
2.输入检测：通过传感器或用户输入等方式获取输入信号，该信号用于调节电机的转速。
3.脉宽计算：根据输入信号的大小计算高电平脉冲的宽度，可以采用PID控制等算法来优化计算结果。
4.输出控制：将计算得到的脉宽输出到控制单元，控制单元根据脉宽的大小生成对应的PWM信号，控制电机的转速。
四、系统性能分析
1.响应时间：系统的响应时间越快，表示系统的控制性能越好，能够准确地响应输入信号的变化。
2.精度：系统的控制精度越高，表示系统能够准确地实现输入信号所要求的转速。
3.稳定性：系统的稳定性是指在长时间运行的情况下，系统能够保持良好的稳定性能。
4.效率：系统的效率表示电机能够以较低的能耗实现所要求的转速。
综上所述，PWM调速系统设计包括系统原理、硬件设计、软件设计以及系统性能分析等方面。
通过合理的设计和调试，可以实现一个高性能的PWM调速系统，用于实现电机的精确控制。
PWM直流电机调速实验报告
直流电机PWM调速模块由测速电路和PWM调速电路两部分组成。模块的电源由接口总线引入。本模块使用的电机为5V直流电机。
1）电机测速部分
①直流电机测速原理介绍
电机测速部分由光电开关完成，电机带动一个周边均匀分布圆孔的金属圆盘，当电机转动时，圆盘跟着一起转动。光源发出的光通过圆孔照射到光电器件上，当圆孔随着电机轴转动时，光电开关可以输出和圆孔数目相同的脉冲，从而测得转速。
3.观察直流电机转速，一段时间后控制在程序设定的值30转/S的左右。
三、实验原理图
四、实验原理
1.PWM的调速原理
PWM调速是通过改变输出脉冲的占空比，从而改变电机转速的一种调速方法。PWM调速分为单极性和双极性两种。在单极性方式下，电机的转动方向不变，改变的只是转速；而在双极性方式下，电机的转动方向和转速都是可变的。本实验是单极性控制，其基本原理如下：
shortdelay(PWMH);
PWM=0;//turn off电机
shortdelay(PWML);
}
}
五、实验结论及讨论
本实验成功实现了直流电机转速的控制，转速设定值为30r/s，通过数码管显示出当前转速，和设定值，利用脉宽调制原理对电机转速进行间接控制。
本实验实现了通过PWM方法使输出电压改变从而改变直流电机转速的目标，并且电机的转速可以显示出来。因此，本实验既达到了动态调节电机转速，又实现了实时检测电机运转情况。
机电一体化实验报告
题目：
PWM直流电机调速实验
学生姓名：
学号：
指导教师：
张友旺
学院：
机电工程学院
专业班级：
机械1604班
日期2019年12月
直流脉宽(PWM)调速系统设计与研究——主电路设计课设报告
沈阳理工大学课程设计摘要调速系统是当今电力拖动自动控制系统中应用最广泛的一中系统。
目前对调速性能要求较高的各类生产机械大多采用直流传动，简称为直流调速。
早在20世纪40年代采用的是发电机－电动机系统，又称放大机控制的发电机－电动机组系统。
这种系统在40年代广泛应用，但是它的缺点是占地大，效率低，运行费用昂贵，维护不方便等，特别是至少要包含两台与被调速电机容量相同的电机。
为了克服这些缺点，50年代开始使用水银整流器作为可控变流装置。
这种系统缺点也很明显，主要是污染环境，危害人体健康。
50年代末晶闸管出现，晶闸管变流技术日益成熟，使直流调速系统更加完善。
晶闸管－电动机调速系统已经成为当今主要的直流调速系统，广泛应用于世界各国。
近几年，交流调速飞速发展，逐渐有赶超并代替直流调速的趋势。
直流调速理论基础是经典控制理论，而交流调速主要依靠现代控制理论。
不过最近研制成功的直流调速器，具有和交流变频器同等性能的高精度、高稳定性、高可靠性、高智能化特点。
同时直流电机的低速特性，大大优于交流鼠笼式异步电机，为直流调速系统展现了无限前景。
单闭环直流调速系统对于运行性能要求很高的机床还存在着很多不足，快速性还不够好。
而基于电流和转速的双闭环直流调速系统静动态特性都很理想。
关键字：调速系统直流调速器晶闸管晶闸管－电动机调速系统沈阳理工大学课程设计目录1 绪论 (1)1.1 背景 (1)1.2 直流调速系统的方案设计 (1)1.2.1 设计已知参数 (1)1.2.2 设计指标 (2)1.2.3 现行方案的讨论与比较 (2)1.2.4 选择PWM控制系统的理由 (2)1.2.5 选择IGBT的H桥型主电路的理由 (3)1.2.6 采用转速电流双闭环的理由 (3)2 直流脉宽调速系统主电路设计 (4)2.1 主电路结构设计 (4)2.1.1 PWM变换器介绍 (4)2.1.2 泵升电路 (7)2.2 参数设计 (7)2.2.1 IGBT管的参数 (7)2.2.2 缓冲电路参数 (8)2.2.3 泵升电路参数 (8)3 直流脉宽调速系统控制电路设计 (9)3.1 PWM信号发生器 (9)3.2 转速、电流双闭环设计 (9)3.2.1 电流调节器设计 (10)3.2.2 转速调节器设计 (13)4 系统调试 (17)4.1 系统结构框图 (17)4.2 系统单元调试 (17)4.2.1 基本调速 (17)4.2.2 转速反馈调节器、电流反馈调节器的整定 (18)4.3 实验结果 (18)4.3.1 开环机械特性测试 (18)4.3.2 闭环系统调试及闭环静特性测定 (19)5 总结 (20)参考文献 (21)附录A (22)A.1 晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定 (22)A.2 双闭环可逆直流脉宽调速系统性能测试 (26)沈阳理工大学课程设计1 绪论背景在现代科学技术革命过程中，电气自动化在20世纪的后四十年曾进行了两次重大的技术更新。
电机与拖动课程设计PWM脉宽调速系统设计报告模板
电机与拖动课程设计PWM脉宽调速系统设计报告《电机与拖动》课程设计直流电机PWM脉宽调速系统设计（邓毅） 30460405（高浩斌） 30460407（郭剑桥） 30460408指导教师许俊云老师学院名称工程学院专业班级10自动化4班设计提交日期 12月目录.............................................................1一、课程设计内容. (2)二、设计原理 (2)2.1系统设计原理 (2)2.2 PWM基本原理 (3)2.3 PWM调速基本原理 (3)三、方案设计与选择 (4)3.1脉宽调制电路的选择 (4)3.2驱动电路的选择 (4)四、方案具体实现 (5)4.1 设计方案 (5)4.2直流电机驱动控制总流程图 (5)4.3矩形波信号产生器 (5)4.4驱动电路 (7)4.5总电路图 (9)4.6调试数据及波形 (10)4.6.1调试数据 (10)4.6.2调试波形 (10)五、调试过程中遇到的问题及解决方案 (11)六、心得体会 (12)七、元件清单 (12)八、小组分工 (12)一 、设计内容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。
要求学生选择后两种工作形式的任意一种进行设计。
2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）作为调速对象。
要求带一发电机负载进行调速实验。
二、设计原理2.1.系统设计原理脉宽调制技术是利用数字输出对模拟电路进行控制的一种有效技术，特别是在对电机的转速控制方面，可大大节省能量，PWM 控制技术的理论基础为：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其它所需要的波形。
按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
电机拖动课程设计论文—直流电动机PWM脉宽调速系统设计
《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 xxxxxx 2012xxxxxx 20122015 年 6 月 27 日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、改变电枢电压调速机械特性图；目录1.系统设计方案 (4)方案一：PWM波调速 (4)方案二：晶闸管调速 (4)方案确定 (4)2.系统硬件设计 (4)2.1 系统硬件电路图 (4)系统总电路图 (4)电源电路 (5)驱动电路 (6)转速测量及显示电路 (8)按键控制电路 (9)元器件选择及清单： (10)3. 系统四象限运行原理 (10)4.系统软件设计 (12)主程序设计 (12)4.2 中断服务程序设计 (12)5．系统仿真 (13)6.实验与调试 (15)7.结论与总结 (15)参考文献 (16)附录程序 (16)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。
直流脉宽PWM调速系统课程设计
双闭环可逆直流脉宽PWM 调速系统设计1. 引言转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能好、应用最广的直流调速系统。
它具有动态响应快、抗干扰能力强等优点。
我们知道反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。
采用转速负反馈和PI 调节器的单闭环的调速系统可以再保证系统稳定的条件下实现转速无静差.本设计是以直流PWM 控制调速系统进行调速，采用转速调节器ASR 、以及电流调节器ACR 并用PI 调节器进行校正,对反馈信号进行采集，处理起到无静差效果。
用25LJPF40电力二极管进行整流，以及滤波,通过驱动电路的作用将控制电路输出的PWM 信号得到IGBT 可靠的导通和关断，并用霍尔传感器对电流取样进而反馈至电流调节器，系统同时设有过流保护，为此达到双闭环可逆调速。
2. 系统设计参数2.1 设计内容和数据资料某直流电动机拖动的机械装置系统。
主电动机技术数据为：V U N 48=,A I N 7.3=，min 200r n N =,Ω=5.6a R ，电枢回路总电阻Ω=8R ，电枢回路电磁时间常数ms T l 5=,机电时间常数ms T m 200=，电源电压V U s 60=，给定值和ASR 、ACR 的输出限幅值均为V 10，电流反馈系数A V 33.1=β,转速反馈系数r V m in 05.0•=α，电动势转速比 r V C e min 18.0•=，Ks=4.8，Ts=0。
4ms ，试对该系统进行初步设计。
2。
2 技术指标要求电动机能够实现可逆运行。
要求静态无静差。
动态过渡过程时间s T s 1.0≤，电流超调量%5%≤i σ,空载起动到额定转速时的转速超调量%10%≤n σ.3。
主电路方案和控制系统确定主电路选用直流脉宽调速系统，控制系统选用转速、电流双闭环控制方案。
主电路采用25JPF40电力二极管不可控整流，逆变器采用带续流二极管的功率开关管IGBT构成H型双极式控制可逆PWM变换器.其中属于脉宽调速系统特有的部分主要是UPM、逻辑延时环节DLD、全控型绝缘栅双极性晶体管驱动器GD 和PWM变换器。
PWM直流电机调速系统设计
PWM直流电机调速系统设计PWM（脉宽调制）直流电机调速系统设计是通过改变电机输入电压的有效值和频率，以控制电机转速的一种方法。
本文将介绍PWM直流电机调速系统的原理、设计过程和实施步骤。
一、PWM直流电机调速系统原理1.电机：PWM直流电机调速系统使用的电机一般是带有永磁励磁的直流电机，其转速与输入电压成正比。
2.传感器：传感器主要用于检测电机转速和转速反馈。
常用的传感器有霍尔传感器和编码器。
3.控制器：控制器通过接收传感器反馈信号，并与用户输入信号进行比较来调整电机输入电压。
控制器一般包括比较器、计数器、时钟和PWM 发生器。
4.功率电源：功率电源负责提供PWM信号的电源。
PWM直流电机调速系统的工作原理是：先将用户输入转速转化为电压信号，然后通过比较器将输入信号与传感器反馈信号进行比较，再将比较结果输入给计数器，由计数器根据输入信号的边沿通过时钟控制PWM发生器，最后通过功率电源提供PWM信号给电机。
二、PWM直流电机调速系统设计过程1.确定电机类型和参数：根据实际需要确定使用的直流电机类型和技术参数，包括额定电压、额定转速、功率等。
2.选择传感器：根据调速要求选择合适的传感器，常用的有霍尔传感器和编码器。
3.设计控制器：根据电机类型和传感器选择合适的控制器，设计比较器、计数器、时钟和PWM发生器电路，并进行连线连接。
4.设计功率电源：根据控制器和电机的电压和电流要求设计适当的功率电源电路。
5.总结设计参数：总结所选器件和电路的技术参数，确保设计完整。
三、PWM直流电机调速系统实施步骤1.进行电路连线：根据设计图将所选器件和电路进行连线连接，包括控制器、传感器、电机和功率电源。
2.进行参数调整：根据需要进行控制器参数的调整，如比较器的阈值、计数器的初始值等。
3.进行调速测试：连接电源后，通过用户输入信号和传感器反馈信号进行调速测试。
根据测试结果进行参数调整。
4.优化系统性能：根据测试结果优化系统性能，如改进控制器参数、调整电机参数等。
直流电机PWM调速控制系统设计
直流电机PWM调速控制系统设计一、引言直流电机是一种常见的电动机，广泛应用于工业生产中的机械传动系统。
为了实现对直流电机的调速控制，可以采用PWM（脉宽调制）技术。
PWM调速控制系统通过控制脉冲宽度的变化来调整输出信号的平均电压，从而改变电机的转速。
本文将详细介绍直流电机PWM调速控制系统的设计原理、电路设计和控制算法等方面。
二、设计原理1、PWM调制原理PWM调制是一种通过改变脉冲宽度来控制平均电压的技术。
在PWM调速控制系统中，主要是通过改变脉冲的占空比来改变输出信号的平均电压，从而调整电机的转速。
2、直流电机调速原理直流电机的转速与电源电压成正比，转速调节的基本原理是改变电机的供电电压。
在PWM调速控制系统中，通过改变PWM信号的占空比，即每个周期高电平的时间占总周期时间的比例，来改变电机的供电电压，从而控制电机的转速。
三、电路设计1、输入电源电压变换电路为了适应不同的输入电源电压，需要设计输入电源电压变换电路。
该电路的功能是将输入电源电压通过变压器等元件进行变压或变换，使其适应电机的工作电压要求。
2、PWM信号发生电路PWM信号发生电路主要是负责产生PWM信号。
常用的PWM信号发生电路有555定时器电路和单片机控制电路等。
3、驱动电路驱动电路用于控制电机的供电电压。
常见的驱动电路有晶闸管调压电路、MOSFET驱动电路等。
通过改变驱动电路的控制信号，可以改变电机的转速。
四、控制算法在PWM调速控制系统中，需要设计相应的控制算法，来根据系统输入和输出变量进行调速控制。
常见的控制算法有PID控制算法等。
PID控制算法是一种经典的控制算法，通过对系统的误差、误差变化率和误差积分进行综合调节，来控制输出变量。
在PWM调速控制系统中，可以根据电机的转速反馈信号和设定转速信号，计算出误差，并根据PID 控制算法调节PWM信号的占空比，从而实现对电机转速的精确控制。
五、系统实现根据上述设计原理、电路设计和控制算法，可以实现直流电机PWM调速控制系统的设计。
PWM控制的直流电动机调速系统设计
PWM控制的直流电动机调速系统设计PWM（脉宽调制）控制的直流电动机调速系统是一种常用于工业和家用电机控制的方法。
它可以通过调整输出脉冲宽度来控制电机的转速。
本文将详细介绍PWM控制的直流电动机调速系统的设计原理和步骤。
一、设计目标本文所设计的PWM控制的直流电动机调速系统的设计目标如下：1.实现电机的精确转速控制。
2.提供多种转速档位选择。
3.实现反转功能。
4.提供过载保护功能。
二、设计原理具体的设计原理如下：1.产生PWM信号：使用微控制器或单片机的计时器/计数器模块来产生固定频率的脉冲信号，频率一般选择在20kHz左右。
通过调整计时器的计数值来改变脉冲的宽度，从而实现不同的电机转速。
2.控制电机转速：将微控制器或单片机的PWM输出信号经过电平转换电路后，接入电机的电源线，通过控制PWM信号的高电平时间来控制电机的转速。
3.实现不同的转速档位选择：通过增加多个PWM信号输出通道，可以实现多个转速档位的选择。
通过选择不同的PWM信号输出通道，可以实现不同的转速设定。
4.实现反转功能：通过改变PWM信号的极性可以实现电机的正转和反转操作。
正转时，PWM信号的高电平时间大于低电平时间；反转时，PWM信号的高电平时间小于低电平时间。
5.过载保护功能：通过添加电机负载的电流检测电路和电流限制功能，可以实现对电机过载时的自动保护。
三、设计步骤1.确定电机的额定电压和额定转速。
2.选择合适的微控制器或单片机作为控制核心，并编写PWM信号产生程序。
3.选择合适的驱动电路，将PWM信号转换成电机所需的电流和电压。
常用的驱动电路有H桥驱动电路和MOSFET驱动电路。
4.搭建电路原型，并进行电路调试和测试。
5.编写控制程序，实现转速档位选择、反转和过载保护功能。
6.进行系统整合和调试，确保系统的各项功能正常。
7.进行性能测试，并根据测试结果对系统进行调整和优化。
8.最后对系统进行稳定性测试，并记录测试结果。
四、总结本文详细介绍了PWM控制的直流电动机调速系统的设计原理和步骤。
电机调速课设实验大纲及报告-单相PWM、SPWM脉宽调制波形发生电路的研究
成绩专业综合实验实验报告院（系）名称自动化科学与电气工程学院专业名称学生学号学生姓名指导教师2015年12月1实验大纲部分实验一单相PWM、SPWM脉宽调制波形发生电路的研究实验时间2015.12.8 同组同学一、实验目的1. 了解单相PWM、SPWM波形发生电路的工作原理。
2. 熟悉单相PWM、SPWM波形发生电路的一般特点。
3. 熟悉DT03单元的使用方法，为后续实验操作做准备。
二、实验内容用示波器观察触发电路各测试点，记录各点波形，分析电路的工作原理。
三、实验系统组成单相PWM、SPWM波形发生器面板如图1所示。
图 1.1 单相PWM、SPWM波形发生器面板图中P+、P-为两路相位互差180°的PWM或SPWM波形输出端口；A、A1、B 为同步信号引入端；M 为信号输出供单相调功电路使用；PM、PA 是给软开关实验中辅管脉冲输出端；IN1、IN2 为两路脉冲功率放大电路的输入端口，一般对应将P＋、P－信号输出引入其端口，通过放大输出。
DT03 单元为多功能波形发生器电路，可以实现PWM 波形发生、SPWM 波形发生以及单相调功电路的可控宽度脉冲列的产生等。
电路中包含三角波发生器、正弦波发生器、直流电压给定、死区生成电路、软开关控制脉3冲生成电路、调功控制脉冲生成电路以及脉冲功率放大电路等。
四、实验原理1. PWM波形检测本实验采用三角波调制，以三角波为载波，与调制波信号进行比较输出不同宽度的脉冲。
开关S1拨向下时，DT03单元中的两运放的正向、反向输入端分别接三角波发生器及电位器，但接入的极性相反。
当运放正向输入端电压高于反向输入端电压时，运放输出高电平，反之输出低电平。
故当两运放的三角波及参考电压接入极性相反时，输出P+、P-的波形为两路相位互差180°的PWM信号。
调节参考电压的大小可改变输出PWM 信号的占空比。
在Multisim中的仿真电路及仿真波形如图2a, b, c所示，可见当三角波分别从两运放的正向、反向输入端且相同的参考电压从另一端输入时，输出为两路互差180°的PWM信号，调节参考电压大小可改变占空比。
电机与拖动课程设计-PWM脉宽调速系统设计报告
电机与拖动课程设计-PWM脉宽调速系统设计报告《电机与拖动》课程设计直流电机PWM脉宽调速系统设计（邓毅） 201030460405（高浩斌） 201030460407（郭剑桥） 201030460408指导教师许俊云老师学院名称工程学院专业班级10自动化4班设计提交日期2012年12月目录 (1)一、课程设计内容 (2)二、设计原理 (2)2.1系统设计原理 (2)2.2 PWM基本原理 (3)2.3 PWM调速基本原理 (3)三、方案设计与选择 (4)3.1脉宽调制电路的选择 (4)3.2驱动电路的选择 (4)四、方案具体实现 (5)4.1 设计方案 (5)4.2直流电机驱动控制总流程图 (5)4.3矩形波信号产生器 (5)4.4驱动电路 (7)4.5总电路图 (9)4.6调试数据及波形 (10)4.6.1调试数据 (10)4.6.2调试波形 (10)五、调试过程中遇到的问题及解决方案 (11)六、心得体会 (12)七、元件清单 (12)八、小组分工 (12)一、设计内容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1 求学生选择后两种工作形式的任意一种进行设计。
2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）作为调速对象。
要求带一发电机负载进行调速实验。
二、设计原理2.1.系统设计原理脉宽调制技术是利用数字输出对模拟电路进行控制的一种有效技术，尤其是在对电机的转速控制方面，可大大节省能量，PWM 控制技术的理论基础为：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。
按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
直流电动机的转速n 和其他参量的关系可表示为a a ae U I R n C -=Φ∑ （1）式中 Ua ——电枢供电电压（V ）；Ia ——电枢电流（A ）；Ф——励磁磁通（Wb ）；Ra ——电枢回路总电阻（Ω）；CE ——电势系数， ，p 为电磁对数，a 为电枢并联支路数，N 为导体数。
pwm的直流电机调速课程设计
一、课程设计的主要目标任务直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。
早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。
随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能[2]。
采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。
传统的控制系统采用模拟元件，虽在一定程度上满足了生产要求，但是因为元件容易老化和在使用中易受外界干扰影响，并且线路复杂、通用性差，控制效果受到器件性能、温度等因素的影响，故系统的运行可靠性及准确性得不到保证，甚至出现事故。
目前，直流电动机调速系统数字化已经走向实用化，伴随着电子技术的高度发展，促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用，使直流电机调速技术又进入到一个新的阶段，智能化、高可靠性已成为它发展的趋势。
二、课程设计系统方案选取1. 直流电动机运行原理脉宽调制技术是利用数字输出对模拟电路进行控制的一种有效技术，尤其是在对电机的转速控制方面，可大大节省能量，PWM 控制技术的理论基础为：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需 3 要的波形。
按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
直流电动机的转速n 和其他参量的关系可表示为图1：直流电机原理图式中 Ua ——电枢供电电压（V ）； Ia ——电枢电流（A ）； Ф——励磁磁通（Wb ）； Ra ——电枢回路总电阻（Ω）； CE ——电势系数， ，p 为电磁对数，a 为电枢并联支路数，N 为导体数。
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《电机与拖动》课程设计直流电机PWM脉宽调速系统设计
（邓毅） 2
（高浩斌） 2
（郭剑桥） 2
指导教师许俊云老师
学院名称工程学院专业班级10自动化4班
设计提交日期2012年12月
目录 (1)
一、课程设计内容 (2)
二、设计原理 (2)
2.1系统设计原理 (2)
2.2 PWM基本原理 (3)
2.3 PWM调速基本原理 (3)
三、方案设计与选择 (4)
3.1脉宽调制电路的选择 (4)
3.2驱动电路的选择 (4)
四、方案具体实现 (5)
4.1 设计方案 (5)
4.2直流电机驱动控制总流程图 (5)
4.3矩形波信号产生器 (5)
4.4驱动电路 (7)
4.5总电路图 (9)
4.6调试数据及波形 (10)
4.6.1调试数据 (10)
4.6.2调试波形 (10)
五、调试过程中遇到的问题及解决方案 (11)
六、心得体会 (12)
七、元件清单 (12)
八、小组分工 (12)
一 、设计内容
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。
要求学生选择后两种工作形式的任意一种进行设计。
2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）作为调速对象。
要求带一发电机负载进行调速实验。
二、设计原理
2.1.系统设计原理
脉宽调制技术是利用数字输出对模拟电路进行控制的一种有效技术，尤其是在对电机的转速控制方面，可大大节省能量，PWM 控制技术的理论基础为：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。
按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
直流电动机的转速n 和其他参量的关系可表示为
a a a
e U I R n C -=Φ∑ （1）
式中 Ua ——电枢供电电压（V ）；
Ia ——电枢电流（A ）；
Ф——励磁磁通（Wb ）；
Ra ——电枢回路总电阻（Ω）；
CE ——电势系数， ，p 为电磁对数，a 为电枢并联支路数，N 为导体数。
由式（1）可以看出，式中Ua 、Ra 、Ф三个参量都可以成为变量，只要改变其中一个参量，就可以改变电动机的转速，所以直流电动机有三种基本调速方法：(1)改变电枢回路总电阻Ra ；；
(2)改变电枢供电电压Ua；(3)改变励磁磁通Ф
下图为PMW直流电机设计框图
2．2.PWM基本原理
脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。
通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。
PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。
电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。
通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。
只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。
简而言之，就是用改变电机电枢(定子)电压的接通和断开的时间比(占空比)来控制马达
的速度，在脉宽调速系统中，当电机通电时，其速度增加；电机断电时，其速度减低。
只要按照一定的规律改变通、断电的时间，即可使电机的速度达到并保持一稳定值。
2.3.直流电机PWM调速基本原理
众所周知，直流电动机转速公式为：
n = （U - IR）/ Kφ
其中U为电枢端电压，I为电枢电流，R为电枢电路总电阻，φ为每极磁通量，K 为电动机结构参数。
直流电机转速控制可分为励磁控制法与电枢电压控制法。
励磁控制法用得很少，大多数应用场合都使用电枢电压控制法。
随着电力电子技术的进步，改变电枢电压可通过多种途径实现，其中脉冲宽度调制( PWM) 便是常用的改变电枢电压的一种调速方法。
其方法是通过改变电机电枢电压接通时间与通电周期的比值( 即占空比) 来调整直流电机的电枢电压U，从而控制电机速度。
三、方案设计与选择
3.1脉宽调制电路的选择
方案1：采用51单片机来进行PWM的产生以及调控。
方案2：采用TL494脉宽调制芯片
鉴于TL494芯片价格较低而且外围电路比较容易搭建，调控方便，故选用了方案2来进行PWM的产生。
3.2驱动电路的选择
方案1：使用多个功率放大器件例如三极管以及相关功率管等，通过不同的放大驱动电路和不同参数的器件，可以达到不同的放大要求以及相应的控制时序，但由于控制的是半桥驱动电路，需要考虑到独立电源的问题，电路制作比较复杂。
方案2：采用专用驱动集成芯片IR2111来驱动半桥，IR2111 是功率MOSFET 和IGBT 专用栅极驱动集成电路，可用来驱动工作在母线电压高达600V 的电路中的N沟道功率MOS 器件。
采用一片IR 2111 可完成两个功率元件的驱动任务，其内部采用自举技术，使得功率元件的驱动电路仅需一个输入级直流电源；可实现对功率MOSFET和IGBT 的最优驱动，还具有完善的保护功能。
很明显采用方案2有较大优势，而且外围电路制作简单，控制方便，采用方案二。
四、方案具体实现
4.1 设计方案
主电路采用两个MOSFET管与电机连接成半桥电路，通过控制MOSFET的开通与关断来实现对电工作状态的控制，从而实现调节电机转速的功能。
因此，主电路比较简单。
而设计的最关键环节应该是MOSFET 的驱动电路的设计，在这里，我们可以采用TL494结合IR2111来驱动MOSFET管。
4.2直流电机驱动控制总流程图
直流电机驱动控制电路分为控制信号电路、脉宽调制电路、IR2111信号驱动电路、单臂功率驱动电路等部分，控制总流程如图 1所示。
图 1 控制总流程
由图 1可以看出先调节滑动电阻，然后由TL494进行脉宽调制，其PWM输出信号经IR2111芯片产生两路互补PWM信号进而驱动半桥，控制直流电机运行。
4.3矩形波信号产生器
我们的方波信号产生器采用专用芯片TL494构成。
如图2所示是TL494的内部结构图。
根据这个内部结构图，只要在12脚加上工作电压，我们就可以在14脚得到5V的基准电压输出。
同时，我们可以通过改变5脚或者6脚的CT、RT得知来改变振荡
器的频率大小，从而改变在9脚输出的矩形波的频率大小，其频率大小与CT、RT的关系如下
f=
同时，通过控制1脚的输入电压的大小，就可以方便控制输出矩形波的占空比。
从而，可以设计出如图3所示的矩形波信号产生器。
1
图2 TL494内部结构图
图3 TL494接线图
4.4驱动电路
IR2111 是功率MOSFET 和IGBT 专用栅极驱动集成电路, 可用来驱动工作在母线电压高达600V 的电路中的N沟道功率MOS 器件。
采用一片IR 2111 可完成两个功率元件的驱动任务，选用IR2111芯片能对前面送进的PWM波分成两路反相的讯号，从而进行后面元件的驱动。
IR2111内部结构图如图4，引脚图见图5
图4 IR2111内部结构图
图5 IR2111引脚图
引脚介绍：
1脚：Vcc 是给IR2111 供电的电源, 一般为15V
2脚：IN 是控制信号的输入端, 输入等效电阻很高, 可直接连接来自前面触发电路的PWM波
3脚: COM是接地端
4,7脚：HO、LO 分别是上、下管控制逻辑输出端
6脚：Vs 是高压侧悬浮地
8脚：Vb 是为高压侧悬浮电源端
基于IR2111的驱动放大电路见图5
图5 基于IR2111的驱动放大电路4.5总电路图
经过汇总得到的总电路图如图5所示。
图7 系统总图
4.6调试数据及波形4.6.1调试数据
占空比
（%）
90 80 70 60 50 40 30 20 10
转速/n 464 429.
2
378.
5
344.
3
/ / / / / 电流/A 0.9 0.73 0.56 0.46
（在实验数据中，后面的空白是因为在测量过程经过一半时，想让老师验收后再继续测量数据，结果在验收过程中，电流在调至1.0A左右时MOS管击穿。
而时值课程设计即将结束，从而导致无法继续测量数据）
4.6.2调试波形
五、调试过程中遇到的问题及解决方案
1）第一次调试时TL494芯片九脚无输出，后来经反复检查，发现是芯片坏了。
解决方案：换芯片。
2）在电路设计图及焊板无误的情况下，发现TL494芯片经常烧坏。
可能原因：经过老师检查后，有可能是所购买的MOS管型号不对，导致MOS管在电流稍大（但此时电流大小还没到达实验的要求）的情况下击穿，从而导致TL494容易被烧坏。
解决方案：重新购买MOS管，但由于课程设计已结束，无法验证。
（在实验数据中，后面的空白是因为在测量过程经过一半时，想让老师验收后再继续测量数据，结果在验收过程中，电流在调至1.0A左右时MOS管击穿。
而时值课程设计即将结束，从而导致无法继续测量数据）
六、心得体会
①在做实验时一定要细心
②遇事勿慌，勿手忙脚乱，冷静下来，一点一点排查错误七、元件清单
八、小组分工。