PWM控制直流电机调速

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PWM直流电机调速器的应用及接线方式

PWM直流电机调速器的应用及接线方式

PWM直流电机调速器的应用及接线方式

导语:工业直流电机调速、工业传送带调速、灯光照明调解、计算机电源散热、直流电扇等、得到广泛应用。脉宽调制的全称为PulseWidthModulator、简称PWM、由于它的特殊性能、常被用于直流负载回路中、灯具调光或直流电动机调速、HW-1020型调速器、就是利用脉宽调制(PWM)原理制作的马达调速器、PWM调速器已经在:工业直流电机调速、工业传送带调速、灯光照明调解、计算机电源散热、直流电扇等、得到广泛应用。HW-A-1020型(DC12v24v电压通用型)调速器、工作原理:是通过改变输出方波的占空比使负载上的平均电流功率从0-100%变化、从而改变负载、灯光亮度/电机速度。利用脉宽调制(PWM)方式、实现调光/调速、它的优点是电源的能量功率、能得到充分利用、电路的效率高。例如:当输出为50%的方波时,脉宽调制(PWM)电路输出能量功率也为50%,即几乎所有的能量都转换给负载。而采用常见的电阻降压调速时,要使负载获得电源最大50%的功率,电源必须提供71%以上的输出功率,这其中21%消耗在电阻的压降及热耗上。大布部分能量在电阻上被消耗掉了、剩下才是输出的能量、转换效率非常低。此外HW-A-1020型调速因其采用开关方式热耗几乎不存在、HW-A-1020型调速在低速时扭矩非常大、因为调速器带有自动跟踪PWM、另外采用脉宽调制(PWM)方式、可以使负载在工作时得到几乎满电源电压、这样有利于克服电机内在的线圈电阻而使电机产生更大的力矩率。PWM直流电机接线方式接线方式:HW-A-1020型调速器有三个接线端、具体接线方法请参考文字叙述如下(1)黑线:接直流电源负极或使用电瓶时接电瓶打铁,(2)红线:接直流电源正及或使用电瓶时接电瓶正极,(3)电机正极:接直流电源正极或使用电瓶时接电瓶正极,(4)蓝线:接直流电机负极使用说明:接线正确后、通电顺时针调节旋扭、这时可听见或感到调速开关内部有清脆的声音、这时证明内部开关已打开随着旋扭的角度不断的加大控制电机转速不断的加速、当把旋扭旋到底时电机的速度也达到最高速。注意:正负极切勿接反。

PWM控制直流调速系统设计论文

PWM控制直流调速系统设计论文

PWM控制直流调速系统设计论文

摘要:本文基于PWM技术设计了一种直流调速系统,该系统可以实现对直流电机的精确控制和调速。文章首先介绍了直流调速系统的基本原理和PWM技术的工作原理,然后详细描述了系统的电路设计和参数设置,最后进行了仿真实验和实际测试,结果表明该系统具有良好的稳定性和可靠性。

关键词:PWM技术;直流电机;调速系统;电路设计

一、引言

直流电机在工业生产中具有广泛的应用,其调速系统一直是研究的热点。PWM(Pulse Width Modulation)技术是一种常用的电力控制方法,可以实现对电机的精确控制和调速。本文基于PWM技术设计了一种直流调速系统,具有简单的电路结构和高效的控制性能。

二、直流电机调速系统原理

直流电机调速系统通常由电源模块、PWM控制模块和电机驱动模块三部分组成。电源模块主要负责提供给电机所需的直流电源,PWM控制模块用来控制电机的启停和调速,电机驱动模块则将PWM信号转换为电机驱动信号,从而实现对电机的调速。

PWM技术是一种通过改变电平时间比来控制电机的功率输出的方法,其基本原理是将输入的模拟信号通过数字处理器进行数字化调制,然后由功率放大器输出给电机驱动电路。通过调节PWM信号的占空比,可以实现对电机速度的精确控制。

三、直流调速系统设计

1.电路设计

2.参数设置

在系统设计过程中,需要根据电机的额定功率和转速来设置PWM控制

模块的参数。一般来说,PWM的频率应该足够高,以避免电机噪音和震动,占空比也应该在合适的范围内,以确保电机稳定运行。

四、仿真实验与实际测试

PWM控制直流电机调速

PWM控制直流电机调速

毕业设计论文PWM 控制直流机电调速

脉宽调制(PWM)控制技术,是利用半导体开关器件的导通和关断,把直流电压变成电压脉冲序列,并控制电压脉冲的宽度和脉冲序列的周期以达到变压变频目的的一种控制技术。 PWM 控制技术广泛地应用于开关稳压电源,不间断电源(UPS),以及交直流电动机传动等领。本文阐述了 PWM 变频调速系统的基本原理和特点,并在此基础上给出了一种基于 Mitel SA866DE 三相 PWM 波形发生器和绝缘栅双极功率晶体管(IGBT)的变频调速设计方案。直流电动机具有优良的调速特性,调速平滑、方便, 调速范围广;过载能力大,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无级快速起动、制动和反转;能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求,在许多需要调速或者快速正反向的电力拖动系统领域中得到了广泛的应用。

直流电动机的转速调节主要有三种方法:调节电枢供电的电压、减弱励磁磁通和改变电枢回路电阻。针对三种调速方法,都有各自的特点,也存在一定的缺陷。例如改变电枢回路电阻调速只能实现有级调速,减弱磁通虽然能够平滑调速,但这种方法的调速范围不大,普通都是配合变压调速使用。所以,在直流调速系统中,都是以变压调速为主。其中,在变压调速系统中,大体上又可分为可控整流式调速系统和直流PWM 调速系统两种。直流 PWM 调速系统与可控整流式调速系统相比有下列优点:由于PWM 调速系统的开关频率较高 ,仅靠电枢电感的滤波作用就可获得平稳的直流电流 , 低速特性好,稳速精度高,调速范围宽,可达1:10000 摆布;同样,由于开关频率高, 快速响应特性好,动态抗干扰能力强,可以获得很宽的频带;开关器件只工作在开关状态,主电路损耗小,装置效率高;直流电源采用不控整流时,电网功率因数比相控整流器高。

直流电机调速的PWM实现方法

直流电机调速的PWM实现方法
PWM控制的基本原理很早就已经提出,但是受电力电子器件发展水平的制约,在上世纪80年代以前一直未能实现。直到进入上世纪80年代,随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展,PWM控制技术才真正得到应用。随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法,如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用,PWM控制技术获得了空前的发展。通俗的说PWM是采用数字量对模拟量进行合成的方法。
TR0=1;
ET0=1;
EA=1;
}
/*中断函数*/
void timer0(void) interrupt 1 using 2
{
static uchar click=0; /*中断次数计数器变量*/
TH0=V_TH0; /*恢复定时器初始值*/
TL0=V_TL0;
++click;
if (click>=100) click=0;
实际使用的时候,用分立件制作H桥式是很麻烦的,好在现在市面上有很多封装好的H桥集成电路,接上电源、电机和控制信号就可以使用了,在额定的电压和电流内使用非常方便可靠。比如常用的L293D、L298N、TA7257P、SN754410等。
3)L298电机驱动芯片介绍
L298是一种高电压,高电流电机驱动集成电路,内置双路全桥驱动,可以同时驱动两个直流电机,通过外部控制信号与PWM,可以实现电机的调向与调速,也可以驱动一个步进电机。

pwm直流电机控制原理

pwm直流电机控制原理

pwm直流电机控制原理

PWM(脉宽调制)是一种控制技术,可以用于控制直流电机的转速和方向。它通过改变信号的脉冲宽度来控制电机驱动电压的大小。

在PWM控制中,周期性地产生一个固定频率的方波信号,即PWM信号。这个信号的高电平时间(脉冲宽度)可以根据需要进行调整。脉冲宽度越长,电机接收到的驱动电压就越高,转速也会相应增加。脉冲宽度越短,则驱动电压越低,转速也会减小。

PWM信号的周期必须远远小于电机的机械响应时间,以确保控制的稳定性。频率一般设定在几千赫兹到几十千赫兹之间,以避免电机产生噪音。脉冲宽度的调整则通过改变占空比(高电平时间与周期的比值)来实现。

在具体的实现中,通常使用微控制器或专用的PWM控制器来产生PWM信号。通过改变占空比的值,控制电机的转速。例如,当占空比为50%时,电机接收到的驱动电压为平均值的一半,电机转速为额定转速的一半;当占空比为100%时,电机接收到的驱动电压为最大值,电机转速为最大转速。

为了实现方向控制,可以使用H桥电路。H桥电路可以控制电流的方向,从而改变电机的转向。通过控制H桥的开关状态,可以将电机正反转。

综上所述,PWM控制技术通过改变信号的脉冲宽度来控制直

流电机的转速和方向。通过微调占空比的值,可以精确控制电机的转速,并利用H桥电路控制电机的转向。

直流电机pwm调速原理

直流电机pwm调速原理

直流电机pwm调速原理

直流电机PWM调速原理是通过改变电源给电机的电压和电流,从而控制电机转速的一种方法。PWM,即脉冲宽度调制,是

一种用来调节电平电路中电平的技术,利用脉冲信号的占空比(高电平与周期时间之比)来控制电平的平均值。

在直流电机PWM调速中,首先需要了解电机的电刷子与换向

器的工作原理。电刷子负责切换电极的极性,而换向器则根据电刷子的位置将电流传送到正确的电极上。当电流在电机的绕组中流动时,会形成磁场,这个磁场会与永磁体产生相互作用,从而产生电机的转动力。

为了控制电机的转速,可以通过改变供电电压的幅值和频率来实现。在PWM调速中,电源输出的电压信号被分解为一系列

的脉冲信号。脉冲信号的占空比根据所需的电机转速来确定,占空比越大,电机转速越快。在每个脉冲周期中,脉冲信号的高电平部分代表电源给电机供电的时间,而低电平部分则代表停止供电的时间。

通过改变脉冲信号的占空比,可以控制电机的平均电压和平均电流。当占空比增大时,电机平均得到更多的能量供应,转速也会相应增加。反之,当占空比减小时,电机平均得到更少的能量供应,转速会减慢。这样,通过不断调整脉冲信号的占空比,就可以实现对直流电机的精准调速。

需要注意的是,在PWM调速中,电机的换向也需要考虑进去。换向器需要根据电机的转向来控制电刷子的位置,使电流能够

按正确的路径流动。这样能够保证电机的正常运转,并提供足够的转矩和稳定性。

综上所述,直流电机PWM调速是通过改变电源给电机的电压和电流的脉冲信号的占空比来实现的。通过调节脉冲信号的占空比,可以控制电机的平均电压和电流,从而实现对电机转速的精确控制。同时,需考虑电机的换向,以保证电机能够正常运转。

直流电机PWM调速基本原理

直流电机PWM调速基本原理

直流电机PWM调速基本原理

PWM方式是在大功率开关晶体管的基极上,加上脉冲宽度可调的方波电压,控制开关管的导通时间t,改变占空比,达到控制目的。图3.3是直流PWM系统原理框图。这是一个双闭环系统,有电流环和速度环。在此系统中有两个调节器,分别调节转速和电流,二者之间实行串级连接,即以转速调节器的输出作为电流调节器的输入,再用电流调节器的输出作为PWM的控制电压。核心部分是脉冲功率放大器和脉宽调制器。控制部分采用AT89S52(脉宽调制芯片AT89S52具有欠压锁定、故障关闭和软起动等功能,因而在中小功率电源和电机调速等方面应用较广泛。AT89S52是电压型控制芯片,利用电压反馈的方法控制PWM信号的占空比,整个电路成为双极点系统的控制问题,简化了补偿网络的设计。)集成控制器产生两路互补的PWM脉冲波形,通过调节这两路波形的宽度来控制H 电路中的GTR通断时间,便能够实现对电机速度的控制。为了获得良好的动、静态品质,调节器采用PI调节器并对系统进行了校正。检测部分中,采用了霍尔片式电流检测装置对电流环进行检测,转速还则是采用了测速电机进行检测,能达到比较理想的检测效果。

图3.3 直流电动机PWM系统原理图

无刷直流电机pwm调速原理

无刷直流电机pwm调速原理

无刷直流电机pwm调速原理:从实现到优化无刷直流电机(BLDC)已经成为现代工业中最受欢迎的驱动电机类型之一,其中最常见的控制方式之一是使用脉冲宽度调制(PWM)来实现电机转速控制。本文将介绍BLDC PWM调速的原理,探讨其应用和优化方法。

1.BLDC PWM调速原理

BLDC电机通过能够确定电机行驶方向和旋转计数器的位置,由调速器交替地开启电机的三个相位,以控制BLDC转动速度。使用PWM调速的方法是在电机引脚间交替应用高电平和地电平的脉冲,以实现BLDC的转速调整。具体来说,PWM控制器会在转子旋转时通过电感检测组合三相MOSFET晶体管进行电流控制,来达到恒速的转速调整目的。

2.BLDC PWM调速应用

BLDC PWM调速广泛应用于电动工具、电动车、无人机、机器人等设备中。在实际应用中,我们需要根据实际需求进行相应的电机转速匹配,以保证电机最大负载工作状态下的能效。此外,为了避免电机由于承受过大负载而损坏,我们还需要通过PWM调速来限制电机最大负荷。

3.BLDC PWM调速优化

BLDC PWM调速优化方法包括提高PWM更新频率、增加开短路时间、使用低电流逆变器等。提高PWM更新频率可以增加电机速度和位置反馈的精度,提高控制精度和稳定性;增加开短路时间可以防止电机发生过载时被动烧毁。但是这也会增加功率损耗,因此需要根据实际需求进行权衡。使用低电流逆变器会降低电机的当前需求,从而增加开短路时间,提高系统效率。

总之,在BLDC PWM调速中,我们需要根据实际的需求选择适当的电机转速,以增加设备的性能和效率;同时,我们也需要注意调节PWM 控制器的参数,从而达到最大的能效和系统稳定性。

简述pwm直流调速原理

简述pwm直流调速原理

PWM(Pulse Width Modulation,脉宽调制)直流调速是一种常用的电调速方法,通过调整电源电压的占空比来控制直流电机的转速。其基本原理如下:

脉宽调制:PWM调速通过调整电源电压的占空比来控制电机的平均电压。占空比是指高电平脉冲信号的持续时间与一个完整周期的时间比例。当占空比较高时,电机接收到较高的平均电压,转速相应增加;当占空比较低时,电机接收到较低的平均电压,转速相应减小。

控制电路:PWM调速系统通常由控制电路和功率电路两部分组成。控制电路根据所需转速通过逻辑电路或微控制器生成PWM信号,控制电源电压的占空比。控制电路中的反馈系统可以测量电机的转速或其他参数,以便对PWM信号进行实时调整和闭环控制。

功率电路:功率电路用于将PWM信号转换为对电机的实际控制。典型的功率电路是使用电子开关器件(如MOSFET或IGBT)组成的半桥或全桥电路,它们能够根据PWM信号的状态开关电源电压的连接与断开,从而调整电机接收到的电压。

转速调节:通过改变PWM信号的占空比,可以调节电机的转速。增加占空比会增加电机的平均电压,从而提高转速;减小占空比则会减小平均电压,使转速降低。通过不断调整占空比,可以实现直流电机的精确调速。

PWM直流调速具有调速范围广、响应快、效率高等优点,被广泛应用于各种需要电机调速的领域,如工业生产、机械设备、电动车辆等。

直流电动机的PWM调速

直流电动机的PWM调速

IN R 305 × 0.18 ∆n = = = 274.5r / min CeΦN 0.2
22
而静差率为: 而静差率为:
275 ∆n s= = = 21.5% n0 + ∆n 1000 + 275
由此例不难发现,象这样的电源 由此例不难发现,象这样的电源——电动机所组成的 电动机所组成的 开环调速系统,是没有能力完成其调速指标的。 开环调速系统,是没有能力完成其调速指标的。要把 额定负载下的转速降从开环系统中的274.5 274.5降低到满 额定负载下的转速降从开环系统中的274.5降低到满 足要求的2.63就必须采用负反馈, 2.63就必须采用负反馈 足要求的2.63就必须采用负反馈,这也就构成了我们 所谓的闭环直流调速系统——转速负反馈直流调速。 转速负反馈直流调速。 所谓的闭环直流调速系统 转速负反馈直流调速
δ%与机械特性硬度和n0有关。
8
他励直流电动机的调速
D与δ%相互制约:
nmax nmax nmax nmaxδ D= = = = nmin n0min − ∆nN ∆nN ∆nN (1− δ ) − ∆nN
δ 越小, 越小,相对稳定性越好; δ越小,D越小,相对稳定性越好; 在保证一定的δ指标的前提下,要扩大D 在保证一定的δ指标的前提下,要扩大D, 须减少Δn 即提高机械特性的硬度。 Δn, 须减少Δn,即提高机械特性的硬度。

pwm电机调速原理

pwm电机调速原理

pwm电机调速原理

PWM电机调速原理。

PWM(Pulse Width Modulation)是一种常用的调制技术,它通过改变脉冲的宽度来控制电机的转速。在PWM电机调速原理中,我们将介绍PWM技术的基本原理、工作原理和应用场景。

首先,让我们来了解一下PWM技术的基本原理。PWM技术是通过改变脉冲信号的占空比来控制电机的转速。脉冲信号是由高电平和低电平组成的,高电平的持续时间就是脉冲的宽度,而一个完整的脉冲周期包括了一个高电平和一个低电平。通过改变高电平的持续时间,我们可以控制电机的平均电压,从而实现对电机转速的调节。

其次,我们来了解PWM技术的工作原理。当PWM信号的占空比增大时,电机接收到的平均电压也会增大,从而使得电机的转速增加;反之,当PWM信号的占空比减小时,电机接收到的平均电压减小,电机的转速也会减小。因此,通过改变PWM信号的占空比,我们可以实现对电机转速的精确控制。

接下来,我们将介绍PWM技术在电机调速中的应用场景。PWM

技术广泛应用于直流电机和交流电机的调速控制中。在直流电机中,PWM技术可以通过改变直流电源的开关频率和占空比来控制电机的

转速;在交流电机中,PWM技术可以通过变频器来控制电机的转速,实现对电机的精确调速。

除了在电机调速中的应用,PWM技术还被广泛应用于电源控制、LED调光、温度控制等领域。由于PWM技术具有调节范围广、控制

精度高、效率高等优点,因此在工业控制和电子设备中得到了广泛

的应用。

综上所述,PWM电机调速原理是通过改变脉冲信号的占空比来

控制电机的转速。PWM技术具有调节范围广、控制精度高、效率高

直流电机PWM调速

直流电机PWM调速

直流电机转速的PWM控制测速

王鹏辉

姬玉燕

摘要

本设计采用PWM的控制原理来完成对直流电机的正转、反转以及其加速、减速过程的控制,在此过程中是通过单片机的定时器加上中断的方式产生不同时长的高低电压脉冲信号来完成。并通过霍尔传感器对直流电机的转速进行测定,最后将实时测定的转速数值1602液晶屏上。

关键词:

PWM控制直流电机霍尔传感器 1602液晶显示屏 L298驱动

一、设计目的:

了解直流电机工作原理,掌握用单片机来控制直流电机系统的硬件设计方法,熟悉直流电机驱动程序的设计与调试,能够熟练应用PWM方法来控制直流电机的正反转和加减速,提高单片机应用系统设计和调试水平。

1.1系统方案提出和论证

转速测量的方案选择,一般要考虑传感器的结构、安装以及测速范围与环境条件等方面的适用性;再就是二次仪表的要求,除了显示以外还有控制、通讯和远传方面的要求。本说明书中给出两种转速测量方案,经过我和伙伴查资料、构思和自己的设计,总体电路我们有两套设计方案,部分重要模块也考虑了其它设计方法,经过分析,从实现难度、熟悉程度、器件用量等方面综合考虑,我们才最终选择了一个方案。下面就看一下我们对两套设计方案的简要说明。

1.2 方案一:霍尔传感器测量方案

霍尔传感器是利用霍尔效应进行工作的?其核心元件是根据霍尔效应原理制成的霍尔元件。本文介绍一种泵驱动轴的转速采用霍尔转速传感器测量。霍尔转速传感器的结构

原理图如图3.1, 霍尔转速传感器的接线图如图3.2 。

传感器的定子上有2 个互相垂直的绕组A 和B, 在绕组的中心线上粘有霍尔片HA 和HB ,转子为永久磁钢,霍尔元件HA 和HB 的激励电机分别与绕组A 和B 相连,它们的霍尔电极串联后作为传感器的输出。

直流电机调速pwm的原理

直流电机调速pwm的原理

直流电机调速pwm的原理

直流电机调速PWM(脉宽调制)的原理是通过改变电机供电

电压的占空比来实现电机的转速调节。PWM调速技术通过以

一定的周期(周期时间T)将电源电压以脉冲的形式施加给电机,其中脉冲的宽度(脉宽)决定了每个周期内电源对电机的供电时间比例。

在PWM调速中,周期时间(T)和脉宽时间(Ton)与占空

比(Duty Cycle)之间的关系可以表示为:

占空比(D)= Ton / T

通过改变占空比D的大小,可以控制每个周期中电机所接收

到的有效电压信号的时间比例。当占空比D变小时,电机接

收到的有效电压时间减少,电机的平均输入功率减小,从而降低转速;反之,当占空比D增大时,电机接收到的有效电压

时间增加,电机的平均输入功率增加,从而提高转速。

实现PWM调速的关键是通过开关器件控制电源电压的开关状

态来实现脉冲信号的生成和调节。常见的开关器件包括晶体管和MOS管。通过控制开关器件的导通和截止,可以控制电源

电压的施加和切断。

同时,PWM调速还需要一个控制电路来根据需要改变占空比。控制电路通常是由微处理器、单片机或专用的PWM芯片来实现,它可以根据不同的控制需求,调整占空比大小,并将相应的控制信号发送给开关器件。

总体而言,直流电机调速PWM的原理是通过改变电机供电电压的占空比来控制电机的转速。通过控制器件的开关状态和相应的控制电路,可以实现对占空比的调节,从而完成电机的调速操作。

转速电流双闭环pwm—m可逆直流脉宽调速系统实验报告

转速电流双闭环pwm—m可逆直流脉宽调速系统实验报告

转速电流双闭环pwm—m可逆直流脉宽调速系统实

验报告

1、学习电机调速控制中的双闭环控制模式;

2、熟悉可逆直流电动机的控制方法;

3、掌握基于PWM技术的直流电机调速系统的实现方法;

4、加深对电路原理的理解。

实验原理:

1、PWM技术

PWM即脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation),通过调节脉冲宽度的大小来改变电平的占空比,从而实现对电路的控制。

2、电机调速控制中的双闭环控制模式

双闭环控制模式包含了一个速度环和一个电流环。速度环用于测量实际电机的速度,根据速度误差来调节电机的输出功率。电流环则用于控制电机的负载,使电机能够稳定输出所需的电流。

3、可逆直流电动机的控制方法

可逆直流电动机包括了正转和反转两种运动方向,根据不同的控制信号,通过调节电机旋转方向的极性和电流大小来实现电机的正反转。

实验内容:

1、组装实验电路

将电路原理图和电路连接示意图提供给学生,并要求学生自行组装电路,并检查电路连接是否正确。

2、验证电路工作情况

使用示波器检测电路输出的PWM波形,并观察电机的正反转情况,确保PWM 输出准确可靠,电机能够正确运转。

3、对电路进行调整

通过调整电路参数,如电压、频率、占空比等,观察电机运转情况的变化,确保电路调整正确。

4、记录实验数据和分析

记录电路参数、电机运转情况等数据,并进行数据分析和对比,以验证实验结果的正确性。

实验结果:

通过本次实验,学生熟悉了电机调速控制的基本原理和实现方法,掌握了双闭环控制模式和可逆直流电动机的控制方法,加深了对电路原理的理解。同时,结合实验数据的分析,学生也深入了解了实验现象的机理和控制特性,对电机调速控制领域有了更加深入的认识。

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

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。

基于51单片机的PWM直流电机调速系统

基于51单片机的PWM直流电机调速系统

基于51单片机的PWM直流电机调速系统

一、本文概述

随着现代工业技术的飞速发展,直流电机调速系统在众多领域如工业自动化、智能家居、航空航天等得到了广泛应用。在众多调速方案中,基于脉冲宽度调制(PWM)的调速方式以其高效、稳定、易于实现等优点脱颖而出。本文旨在探讨基于51单片机的PWM直流电机调速系统的设计与实现,以期为相关领域的技术人员提供一种可靠且实用的电机调速方案。

本文将简要介绍PWM调速的基本原理及其在直流电机控制中的应用。随后,将详细介绍基于51单片机的PWM直流电机调速系统的硬件设计,包括电机选型、驱动电路设计、单片机选型及外围电路设计等。在软件设计部分,本文将阐述PWM信号的生成方法、电机转速的检测与控制算法的实现。还将对系统的性能进行测试与分析,以验证其调速效果及稳定性。

本文将总结基于51单片机的PWM直流电机调速系统的优点与不足,并提出改进建议。希望通过本文的阐述,能为相关领域的研究与应用提供有益参考。

二、51单片机基础知识

51单片机,也被称为8051微控制器,是Intel公司在1980年代初推出的一种8位CISC(复杂指令集计算机)单片机。尽管Intel公司已经停止生产这种芯片,但由于其架构的通用性和广泛的应用,许多其他公司如Atmel、STC等仍然在生产与8051兼容的单片机。

51单片机的核心部分包括一个8位的CPU,以及4KB的ROM、低128B 的RAM和高位的SFR(特殊功能寄存器)等。它还包括两个16位的定时/计数器,四个8位的I/O端口,一个全双工的串行通信口,以及一个中断系统。这些功能使得51单片机在多种嵌入式系统中得到了广泛的应用。

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毕业设计论文PWM控制直流电机调速

绪论

脉宽调制(PWM)控制技术,是利用半导体开关器件的导通和关断,把直流电压变成电压脉冲序列,并控制电压脉冲的宽度和脉冲序列的周期以达到变压变频目的的一种控制技术。PWM控制技术广泛地应用于开关稳压电源,不间断电源(UPS),以及交直流电动机传动等领。本文阐述了PWM变频调速系统的基本原理和特点,并在此基础上给出了一种基于Mitel SA866DE三相PWM波形发生器和绝缘栅双极功率晶体管(IGBT)的变频调速设计方案。直流电动机具有优良的调速特性,调速平滑、方便,调速范围广;过载能力大,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无级快速起动、制动和反转;能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求,在许多需要调速或快速正反向的电力拖动系统领域中得到了广泛的应用。

直流电动机的转速调节主要有三种方法:调节电枢供电的电压、减弱励磁磁通和改变电枢回路电阻。针对三种调速方法,都有各自的特点,也存在一定的缺陷。例如改变电枢回路电阻调速只能实现有级调速,减弱磁通虽然能够平滑调速,但这种方法的调速范围不大,一般都是配合变压调速使用。所以,在直流调速系统中,都是以变压调速为主。其中,在变压调速系统中,大体上又可分为可控整流式调速系统和直流PWM调速系统两种。直流PWM调速系统与可控整流式调速系统相比有下列优点:由于PWM调速系统的开关频率较高,仅靠电枢电感的滤波作用就可获得平稳的直流电流,低速特性好,稳速精度高,调速范围宽,可达1:10000左右;同样,由于开关频率高,快速响应特性好,动态抗干扰能力强,可以获得很宽的频带;开关器件只工作在开关状态,主电路损耗小,装置效率高;直流电源采用不控整流时,电网功率因数比相控整流器高。

正因为直流PWM调速系统有以上的优点,并且随着电力电子器件开关性能的不断提高,直流脉宽调制( PWM) 技术得到了飞速的发展。传统的模拟和数字电路PWM已被大规模集成电路所取代,这就使得数字调制技术成为可能。目前,在该领域中大部分应用的是数字脉宽调制器与微处理器集为一体的专用控制芯片, 如TI公司生产的TMS320C24X系列芯片。电动机调速系统采用微机实现数字化控制,是电气传动发展的主要方向之一。采用微机控制后,整个调速系统实现全数字化,结构简单,可靠性高,操作维护方便,电动机稳态运转时转速精度可达到较高水平,静动态各项指标均能较好地满足工业生产中高性能电气传动的要求。

第1章PWM 调速控制概述毕业设计论文

1 PWM调速控制概述

1.1直流电机转速控制

1.1.1直流电机转速控制类型

直流电机转速控制可分为励磁控制法与电枢电压控制法。励磁控制法是控制磁通,其控制功率小,低速时受到磁饱和限制,高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制,而且由于励磁线圈电感较大动态响应较差,所以这种控制方法用得很少。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PWM(脉宽调制)便是常用的改变电枢电压的一种调速方法。

1.1.2直流电动机转速的计算

直流电动机转速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。

此电路是通过调节电压U来改变电机转速的。

此电路电机额定电压为12V。

1.2 PWM调速控制的原理

PWM调速控制的基本原理是按一个固定频率来接通和断开电源,并根据需要改变一个周期内接通和断开的时间比(占空比)来改变直流电机电枢上电压的"占空比",从而改变平均电压,控制电机的转速。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,即可控制电机转速。而且采用PWM技术构成的无级调速系统.启停时对直流系统无冲击,并且具有启动功耗小、运行稳定的特点。

设电机始终接通电源时,电机转速最大为n

max

,且设占空比为D=t/T,则电机的平均速度nd为:

n d = n

max

D

由公式可知,当改变占空比D=t/T时,就可以得到不同的电机平均速度Vd,从而达到调速的目的。严格地讲,平均速度与占空比D并不是严格的线性关系,在一般

毕业设计论文PWM控制直流电机调速

的应用中,可将其近似地看成线性关系。

在直流电机驱动控制电路中,PWM信号由外部控制电路提供,并经高速光电隔离电路、电机驱动逻辑与放大电路后,驱动H桥下臂MOSFET的开关来改变直流电机电枢上平均电压,从而控制电机的转速,实现直流电机PWM调速。

1.3 桥式电路的结构及原理

桥式电路是一种最基本的驱动电路结构。控制电机正反转的桥式驱动电路有单电源和双电源两种驱动方式。由于本例采用单电源的驱动方式可以满足实际的应用需要,所以这里只介绍单电源的驱动方式,其电路如下图1所示。

图1 驱动方式

注意,在上图中的4个二极管为续流二极管。如果选用的驱动电路中使用的是晶体三极管,那么这4个二极管是必须使用的,其主要作用是用以消除电机所产生的反向电动势,避免该反向电动势对晶体三极管的反向击穿。

单电源方式的桥式驱动电路又称为全桥方式驱动或者H桥方式驱动。电机正转时三极管Q1和Q4导通,反转时Q2和Q3导通,两种情况下,加在电机两端的电压极性相反。当4个晶体三极管全部关断时,电机停转。若Q1与Q3关断,而Q2与Q4同时导通时,电机处于短路制动状态,将在瞬时停止转动。这4种状态所对应的H桥式驱动电路状态如下图2所示。

第1章PWM 调速控制概述毕业设计论文

(a)(b) (c) (d)

图2 驱动电路状态

上图2中,从图(a)到图(d)分别表示H桥式驱动电路的开关工作状态的切换,电机分别处于正转、反转、停机和短路制动4个状态。

从图中可以看出,该电机的驱动电路可以完成本例的两个基本要求:

通过三极管的放大,保证了电机的驱动电流;

通过桥式电路,对不同开关的选择,可以实现单片机的数字电平控制三极管的导通和截止,从而控制小电机的正反转。

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