电力电子课程设计 直流电动机的直流斩波调速
直流电机斩波调速控制系统设计
湖南工程学院课程设计任务书课程名称：电力电子技术题目：直流电机斩波调速控制系统设计专业班级电气工程及其自动化0603学生姓名：刘清学号：200601010314指导老师：蔡斌军审批：任务书下达日期2009 年 6 月8 日设计完成日期2009 年 6 月19 日第一章概述 (1)1.1概述 (1)1.2控制对象 (1)1.3控制要求...................................２1.4设计任务...................................２第二章系统工作原理 (3)2.1直流电机的结构与调速原理 (3)2.2调速方案选择 (5)2.3 调速电路方案 (6)2.4 控制方案选择 (7)第三章主电路设计与分析 (8)3.1 主电路原理图及说明 (8)3.2 电路参数计算及选型 (9)第四章控制电路的设计与分析 (11)4.1宽调制PWM电路 (11)4.2电流检测装置 (12)4.3 电流调节器ACR (13)4.4 触发装置 (13)总结 (15)参考文献 (16)附录 (17)第一章.概述 (1)第二章.设计总体思路 (2)2.1主电路设计思路 (2)2.2控制电路设计思路 (3)2.3结构框图 (5)第三章. 各单元思路 (6)3.1 主电路的设计 (6)3.1.1 主电路 (6)3.1.2 电路分析 (6)3.1.3 主电路参数计算和元器件的选择 (6)3.1.4 H型桥式斩波电路的设计 (8)3.1.5 整流电路的设计 (8)3.2 控制电路的设计 (9)3.2.1 控制电路框图 (9)3.2.2 控制电路原理简要 (9)3.2.3 SG3525的结构图和工作原理 (10)3.2.4 各引脚具体功能 (11)3.2.5 SG3525的工作原理 (12)3.2.6 SG3525主要电路及其功能 (13)第四章.保护电路及设计 (14)4.1 主回路输出端过电流保护 (14)4.2 电源欠压报警 (14)4.3 MOSFET的保护设计 (15)4.3.1 MOSFET的过电流保护 (15)4.3.2 MOSFET开关过程中的过电压保护 (16)第五章．总结与体会 (16)附录 (18)参考文献 (19)评分表 (20)第一章.概述电力电子技术在现代化社会的建设中的应用起着重要作用并得到飞跃性的发展。
直流电动机的直流斩波调速-
沈阳工业大学课程设计书学院电气工程学院专业（年级、班）电气工程及其自动化0802班设计人苏胜蛟学号080301045设计题目直流电动机的直流斩波调速装置目录----------------------------------------------------------------1设计前言- ----------------------------------------------------------2一、系统工作原理----------------------------------------------------21.1结构与调速原理-------------------------------------------------- 3二、主电路的设计与分析----------------------------------------------42.1 主电路的各个部分电路--------------------------------------------42.1.1 整流电路------------------------------------------------------42.1.2 斩波调速电路--------------------------------------------------6三、控制电路的设计与分析-------------------------------------------73.1 触发电路的设计与分析--------------------------------------------83.2脉宽调制（PWM）控制的设计与分析----------------------------------83.2.1 欠压锁定功能--------------------------------------------------83.2.2系统的故障关闭功能--------------------------------------------93.2.3软起动功能----------------------------------------------------93.2.4 波形的产生及控制方式分析-------------------------------------103.3 延时、驱动电路的设计--------------------------------------------103.4 ASR和ACR调节器设计------------------------------------------113.4.1 ASR（速度调节器）---------------------------------------------113.4.2 ACR（电流调节器）----------------------------------------------13四、总电路图-------------------------------------------------------15心得体会-----------------------------------------------------------16参考文献----------------------------------------------------------18设计前言：长期以来，直流电机以其良好的线性特性、优异的控制性能等特点成为大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制系统的最佳选择。
4-直流电动机直流斩波调速系统
u 0 i0
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图4-7 可四象限运行的斩波调速电路 a） ） 电路图 b)～e）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限波形图 ～ ） f） ） 工作象限
n
f) 0
T
4.2 直流斩波调速系统
1．系统原理图 ．
+
* Un
GM
+
∆U n
−
Un
U i* A SR +
u gT 2
Ud
id
u gT 1
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La io
+ E − a
u gT 1
T1
T2
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T2
T
正向电动工况。当Uo>Ea时，Io>0，电 时 ，
动机正向电动。电路的电压平衡方程为 dio io Ra + La = u o − Ea dt
电动工作时， 并没有参与工作， 电动工作时，VT2、VD1并没有参与工作，去 掉这两个元件后， 掉这两个元件后，电路与单象限工作电路完 全一致，是一个典型的降压斩波电路。 全一致，是一个典型的降压斩波电路。 • 输出电压平均值 •电动机最高空载转速是 电动机最高空载转速是
3) 波形分析及能量传递
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IGBT斩波控制的直流电机的调速系统设计(DOC)
课程设计名称：电力电子技术题目：IGBT斩波控制的直流电机的调速系统设计专业：自动化班级：姓名：学号：课程设计成绩评定表摘要长期以来，直流电机以其良好的线性特性、优异的控制性能等特点成为大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制系统的最佳选择。
特别随着计算机在控制领域和高开关频率、全控型第二代电力半导体器件的发展，以及脉宽调制(PWM)直流调速技术的应用，直流电机得到广泛应用。
直流电动机转速的控制方法可分励磁控制法与电枢电压控制法两类。
励磁控制法控制磁通，其控制功率虽然小，但低速时受到磁饱和的限制，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。
所以常用的控制方法是改变电枢端电压调速的电枢电压控制法，调节电阻R 即可改变端电压，达到调速目的。
这种传统的调压调速方法效率低。
目前,市场上用的最多的IGBT直流斩波器,它是属于全控型斩波器，它的主导器件采用国际上先进的电力电子器件IGBT，由门极电压控制，从根本上克服了晶闸管斩波器及GTR 斩波器的缺点。
该斩波器既能为煤矿窄轨电机车配套的调速装置，针对不同的负载对象，做一些少量的改动又可用于其它要求供电电压可调的直流负载上。
与可控硅脉冲调速方式和电阻调速方式相比，具有明显的优点。
关键词：直流电动机；调速；直流斩波；IGBT目录引言 (1)1.主电路原理图 (2)1.1主电路方案 (2)1.2基本直流斩波电路原理图 (2)1.3数量关系 (3)2.IGBT驱动电路的选择 (4)2.1 IGBT简介 (4)2.2 IGBT驱动电路的条件 (4)3.控制电路的选择 (6)3.1 控制电路方案选择 (6)3.2 SG3525芯片工作原理 (7)4.保护电路的设计 (8)4.1 主电路器件保护 (8)5.结论 (9)心得体会 (10)参考文献 (11)引言随着电力电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多。
直流电动机调速课程设计
直流电动机调速课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解直流电动机的基本构造、工作原理和调速方法；2. 使学生掌握直流电动机调速的相关理论知识，如电枢电压调速、励磁电流调速和串电阻调速；3. 帮助学生了解直流电动机调速在实际应用中的关键作用和价值。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析和解决实际直流电动机调速问题的能力；2. 让学生学会使用相关仪器、设备进行直流电动机调速实验，提高动手操作能力；3. 培养学生团队协作、沟通交流的能力，以小组合作形式完成实验任务。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对直流电动机调速技术的兴趣，培养科技创新精神；2. 培养学生严谨、务实的科学态度，关注实际问题的解决；3. 增强学生的环保意识，认识到调速技术在节能减排方面的重要性。
课程性质：本课程为高二年级物理课程，旨在让学生掌握直流电动机调速的基本原理和实际应用。
学生特点：高二年级学生已具备一定的物理知识基础，具有较强的逻辑思维能力和动手操作能力。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和问题解决能力。
通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，并为后续相关课程的学习奠定基础。
在教学过程中，关注学生的学习进度，及时调整教学策略，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 理论知识：（1）直流电动机的基本构造、工作原理及分类；（2）直流电动机调速原理，包括电枢电压调速、励磁电流调速和串电阻调速；（3）调速性能指标及影响调速性能的因素。
2. 实践操作：（1）使用仿真软件或实验设备进行直流电动机调速实验；（2）学习并掌握相关仪器、设备的使用方法；（3）小组合作完成实验任务，分析实验结果，探讨调速方法在实际应用中的优缺点。
3. 教学大纲：（1）第1课时：介绍直流电动机的基本构造、工作原理及分类；（2）第2课时：讲解直流电动机调速原理及调速方法；（3）第3课时：分析调速性能指标及影响调速性能的因素；（4）第4课时：实践操作，进行直流电动机调速实验；（5）第5课时：总结实验结果，讨论调速方法在实际应用中的优缺点。
课程设计--直流斩波电路的设计
电力电子技术课程设计说明书题目直流斩波电路的设计学院：电气与信息工程学院前言直流斩波器(DC Chopper)又称为截波器，它是将电压值固定的直流电，转换为电压值可变的直流电源装置，是一种直流对直流的转换器(DC/DC Converter)已被被广泛使用，如直流电机之速度控制、交换式电源供应器(Switching-Power-Supply)等。
直流斩波是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为DC/DC变换。
斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式，Ts（周期）不变，改变Ton （通用，Ton为开关每次接通的时间），二是频率调制方式，Ton不变，改变Ts （易产生干扰）。
其具体的电路由以下几类：降压斩波器（Buck Chopper电路），其输出平均电压Uo小于输入电压Ui，输出电压与输入电压极性相同。
升压斩波器（Boost Chopper电路），其输出平均电压Uo大于输入电压Ui，输出电压与输入电压极性相同降压或升压斩波器（Buck-Boost Chopper电路）降压或升压斩波器（Cuk Chopper电路）Sepic斩波电路Zeta斩波电路，其中前两种是最基本的电路。
复合斩波电路——不同基本斩波电路组合多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路组合直流传动是斩波电路应用的传统领域，而开关电源则是斩波电路应用的新领域，前者的应用是逐渐萎缩，而后者的应用方兴未艾、欣欣向荣，是电力电子领域的一大热点。
用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。
直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源)，同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
当今软开关技术使得DC/DC发生了质的飞跃，美国VICOR公司设计制造的多种ECI 软开关DC/DC变换器，其最大输出功率有300W、600W、800W等，相应的功率密度为(6、2、10、17)W/cm^3，效率为(80-90)%。
日本NemicLambda公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列，其开关频率为(200-300)kHz，功率密度已达到27W/cm^3，采用同步整流器(MOS-FET代替肖特基二极管)，是整个电路效率提高到90%。
电力电子课程设计 直流电动机的直流斩波调速
电力电子技术课程设计题目：直流电动机的直流斩波调速姓名：班级：学号：指导教师：完成日期：辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表长期以来，直流电机以其良好的线性特性、优异的控制性能等特点成为大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制系统的最佳选择。
特别随着计算机在控制领域和高开关频率、全控型第二代电力半导体器件的发展，以及脉宽调制(PWM)直流调速技术的应用，直流电机得到广泛应用。
直流电动机转速的控制方法可分励磁控制法与电枢电压控制法两类。
励磁控制法控制磁通，其控制功率虽然小，但低速时受到磁饱和的限制，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。
所以常用的控制方法是改变电枢端电压调速的电枢电压控制法，调节电阻R 即可改变端电压，达到调速目的。
这种传统的调压调速方法效率低。
目前,市场上用的最多的IGBT直流斩波器,它是属于全控型斩波器，它的主导器件采用国际上先进的电力电子器件IGBT，由门极电压控制，从根本上克服了晶闸管斩波器及GTR 斩波器的缺点。
该斩波器既能为煤矿窄轨电机车配套的调速装置，针对不同的负载对象，做一些少量的改动又可用于其它要求供电电压可调的直流负载上。
与可控硅脉冲调速方式和电阻调速方式相比，具有明显的优点。
关键字：直流电动机、调速、直流斩波第一章系统工作原理直流电机斩波调速控制系统的原理框图如图1-1所示：图1-1 原理框图1.1 结构与调速原理直流电机由定子和转子两部分组成，其间有一定的气隙。
其构造的主要特点是具有一个带换向器的电枢。
直流电机的定子由机座、主磁极、换向磁极、前后端盖和刷架等部件组成。
其中主磁极是产生直流电机气隙磁场的主要部件，由永磁体或带有直流励磁绕组的叠片铁心构成。
直流电机的转子则由电枢、换向器（又称整流子）和转轴等部件构成。
其中电枢由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。
电枢铁心由硅钢片叠成，在其外圆处均匀分布着齿槽，电枢绕组则嵌置于这些槽中。
电力电子课程设计——regt直流电动机斩波调速系统设计
直流电动机斩波调速系统设计摘要长期以来，直流电机以其良好的线性特性、优异的控制性能等特点成为大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制系统的最佳选择。
特别随着计算机在控制领域和高开关频率、全控型第二代电力半导体器件的发展，以及脉宽调制(PWM)直流调速技术的应用，直流电机得到广泛应用。
目前,市场上用的最多的IGBT 直流斩波器,它是属于全控型斩波器，它的主导器件采用国际上先进的电力电子器件IGBT，由门极电压控制，从根本上克服了晶闸管斩波器及GTR 斩波器的缺点。
本次课程设计采用集成脉宽调制器以及调节器构成转速、电流双闭环的直流调速系统，转速环将电动机的的转速转化为电压信号与电压给定相比较，经转速调节器作用产生电流调节器的给定信号。
电枢电流反馈信号与转速调节器的输出信号经电流调节器作用产生控制信号。
因此需要设计电流检测、转速检测电路，以及ACR和ASR的模型。
此外主电路要求设计驱动电路、保护电路和直流斩波电路，降压斩波电路，通过控制可控器件的占空比来控制输出电压的大小。
主电路中的可控性器件通过集成脉宽调制器控制，来控制其开通和关断。
最终形成直流电动机斩波调速系统。
关键词：斩波电路转速调节器电流调节器脉宽调制器保护和检测电路1 概述电力电子技术在现代化社会的建设中的应用起着重要作用并得到飞跃性的发展。
直流斩波器作为一种电力电子器件，也必定随着直流电的广泛应用而显得异常重要。
直流斩波器广泛应用于生产生活等时机情况当中，从我国国情出发，大力发展直流电技术，结合电力电子技术，这对改善我国科技现状水平，提高经济效益将起着重要作用。
因此研究直流斩波器有着深远的意义，它不仅能够大大改善各种机车的调速系统，为其提高安全、快速、低损耗的调速装置，还可以为世界能源危机带来曙光，解决能源带来的各种问题。
鉴于上述情况，本次课设要求设计直流电动机斩波调速系统，加深我们队斩波调速系统的理解。
斩波电路通过控制电路导通比来控制输出端电压大小，用来控制直流电动机时，电枢电压的改变可方便调节电动机转速。
IGBT直流斩波调速系统设计
辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文）题目： IGBT直流斩波调速系统设计院（系）：电气工程学院专业班级：自动化111班学号： 110302017学生姓名：林宽指导教师：（签字）起止时间：2013.12.30-2014.1.10课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：自动化注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要本设计采用一个直流斩波电路实现直流调压，以此控制直流电动机的转速。
主电路包括：整流电路、斩波电路及保护电路。
控制电路的主要环节是：触发电路、电压电流检测单元、驱动电路、故障保护电路。
由于要求电机能稳定运行并能实现无极调速，IGBT绝缘栅双极晶体管作为斩波电路的组成元件。
关键词：整流电路；斩波电路；驱动电路；直流电动机目录摘要.................................................... I II 第1章绪论.. (1)1.1电力电子技术及IGBT概况 (1)1.2本文设计内容 (2)第2章由ＩＧＢＴ构成的直流斩波调速系统的电路设计 (3)2.2整流电路设计 (3)2.3 RC滤波稳压电路 (5)2.4升降压直流斩波电路设计 (6)2.5控制与驱动电路 (7)2.6保护电路 (8)2.7系统总电路图 (10)2.8系统各参数计算及器件选择 (11)第3章系统调试及仿真 (13)第4章课程设计总结 (14)参考文献 (15)附录I系统主电路图 (16)第1章绪论1.1电力电子技术及IGBT概况电力电子技术应用于整个电能产生、传输及利用的各个环节。
分布式电源及微电网技术、高压直流输电与灵活交流输电技术、电能质量控制技术及为数众多的电源技术都是电力电子技术应用的范例。
电力电子技术为功率强大，可供诸如电力系统那样大电流、高电压场合应用的电子技术，它与传统的电子技术相比，其特殊之处不仅仅因为它能够通过大电流和承受高电压，而且要考虑在大功率情况下，器件发热、运行效率的问题。
IGBT斩波控制的直流电机的调速系统设计剖析
课程设计名称：电力电子技术题目：IGBT斩波控制的直流电机的调速系统设计专业：自动化班级：姓名：学号：课程设计成绩评定表摘要长期以来，直流电机以其良好的线性特性、优异的控制性能等特点成为大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制系统的最佳选择。
特别随着计算机在控制领域和高开关频率、全控型第二代电力半导体器件的发展，以及脉宽调制(PWM)直流调速技术的应用，直流电机得到广泛应用。
直流电动机转速的控制方法可分励磁控制法与电枢电压控制法两类。
励磁控制法控制磁通，其控制功率虽然小，但低速时受到磁饱和的限制，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。
所以常用的控制方法是改变电枢端电压调速的电枢电压控制法，调节电阻R 即可改变端电压，达到调速目的。
这种传统的调压调速方法效率低。
目前,市场上用的最多的IGBT直流斩波器,它是属于全控型斩波器，它的主导器件采用国际上先进的电力电子器件IGBT，由门极电压控制，从根本上克服了晶闸管斩波器及GTR 斩波器的缺点。
该斩波器既能为煤矿窄轨电机车配套的调速装置，针对不同的负载对象，做一些少量的改动又可用于其它要求供电电压可调的直流负载上。
与可控硅脉冲调速方式和电阻调速方式相比，具有明显的优点。
关键词：直流电动机；调速；直流斩波；IGBT目录引言 (1)1.主电路原理图 (2)1.1主电路方案 (2)1.2基本直流斩波电路原理图 (2)1.3数量关系 (3)2.IGBT驱动电路的选择 (4)2.1 IGBT简介 (4)2.2 IGBT驱动电路的条件 (4)3.控制电路的选择 (6)3.1 控制电路方案选择 (6)3.2 SG3525芯片工作原理 (7)4.保护电路的设计 (8)4.1 主电路器件保护 (8)5.结论 (9)心得体会 (10)参考文献 (11)引言随着电力电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多。
直流电机四象限斩波调速系统设计
直流电机四象限斩波调速系统设计硬件平台：三相IGBT桥（带缓冲）Ti的DSP 2407a开发板及变频调速电路控制板开发环境：CCS2.2编程语言：C语言和ASM汇编语言实现功能：控制T1,T2,T3,T4开关管的动作状态，实现直流电动机的正反向运行，而且由电动和制动工作状态。
主电路图如下:具体实现方式T1-T4组成全桥电路，又称为H桥型电路。
电机的工作状态跟供电方式有关1）电动机正向电动状态运行，变换器工作在第一象限，使T4导通，T2、T3关断，根据转速要求对T1进行PWM调制，此时变换器等效为一个降压斩波电路，能量由输入直流电源供向负载。
2）电动机正向制动状态可以使T4导通，T1,T3关断，变换器等效为一个升压斩波电路，调控T2，电动机的反电势升压变换得到一个略大于Ud的电压，使得电动机的输出电流反向，电磁转矩反向，直流电机运行在发电制动状态，电机的能量就回馈到电网，转速下降。
3）电动机反向电动状态运行原理跟正向相似，即第三象限运行，使T2导通，T1,T4关断，对T3进行PWM调制4）电动机反向制动状态同正向原理，使T2导通，T1,T3关断，调控T4,电机可以运行于反向制动状态。
图1.1 DSP控制流程图注：Key1按奇数次为正向启动，偶数次为正向制动。
Key2 按奇数次为反向启动，偶数次为反向制动。
Key3 为加电压从0－12V 分辨率为1/32Key4 为减电压从0－12V 分辨率为1/32闭环采用测速发电机反馈速度输出开环程序如下：// 该程序利用EVA模块的PWM1--PWM4引脚产生不同占空比的方波调节直流电机的电压#include "C2407A.h"#include "stdio.h"#define Tc_half 2000#define KEY1_run 0X0F3D //电动机正向转动（按奇数次），正向制动（按偶数次）#define KEY1_stop 0X0F37 //电动机反向转动（按奇数次），反向转动（按偶数次)#define KEY2_run 0X0FD3 //电动机加速“＋”#define KEY2_stop 0X0F73 //电动机减速“－”#define stop 0X0FFF // 0000 1111 1111 1111 全部输出强制为高int Ton=1000; //声明一个外部变量int K1,K2,K3,K4=0;int key1,key2,key3,key4=0;int flag=0;int initial(){asm(" setc INTM"); //DISABLE_INTS();asm(" setc SXM"); // 符号位扩展有效asm(" clrc OVM"); // 累加器中结果正常溢出asm(" clrc CNF"); // B0被配置为数据存储空间*SCSR1=0x0304; // CLKIN=20M，CLKOUT=2*CLKIN=40M*WDCR=0x0e8; // 不使能看门狗，因为SCSR2中的WDOVERRIDE// 即WD保护位复位后的缺省值为1，故可以用// 软件禁止看门狗*IMR=0x02; // 禁止所有中断*IFR=0xFF; // 清除全部中断标志，"写1清0"WSGR=0X0000; // 禁止所有的等待状态}// 定时器1的初始化子程序int timer1int(){*EVAIMRA=*EV AIMRA|0X0200; // 允许定时器1的下溢中断*EVAIFRA=*EV AIFRA&0X0200; // 清除定时器 1 下溢中断标志*EVAIMRB=0X0000 ; // 屏蔽所有事件管理器中断?*EVAIMRC=0X0000;*T1CNT=0X00; // Timer1的计数器清零}// EV A模块的PWM初始化程序int pwminitial(){*MCRA=*MCRA|0X0fc0; // 被配置为基本功能方式，PWM1-6*ACTRA=stop; // PWM6，4，2 高有效，PWM5，3，1 低有效0000*DBTCONA=0X05F4; // 使能死区控制*CMPR1=Ton;*CMPR2=Ton;*T1PR=2000; // 设置定时器1的周期寄存器，并设置CMPR1-3，以确定不// 同的输出占空比*COMCONA=0X8200; // 使能比较操作*T1CON=0X0842; // 定时器1为连续增减}// 定时器1下溢中断服务程序设定好占空比初始值设为1000void interrupt GISR2( ){extern Ton;flag=*EVAIFRA&0X0200;if(flag!=0x0200){asm(" clrc INTM"); //ENABLE_INTS( ); // 允许总中断return; // 如果不是定时器1周期中断，则直接返回}// 如果是定时器1周期中断定时器1的周期中断，则执行下面的产生pwm程序*EV AIFRA=*EV AIFRA&0X0200; // 清除定时器1 下溢中断标志asm(" clrc INTM");//ENABLE_INTS( ); // 允许总中断，因一进中断服务程序后总中断就自动关闭了return ; // 中断返回}// 但可能由于干扰会引起他们的执行，故该中断服务程序无额外操作，直接返回void interrupt nothing( ){asm(" clrc INTM");//ENABLE_INTS( ); // 允许总中断，因一进中断服务程序后总中断就自动关闭了return; // 中断返回}void inline ENABLE_INTS( ) //开总中断{asm(" clrc INTM");}//void inline DISABLE_INTS() //关总中断//{// asm(" s etc INTM ");//}// 键扫描程序int keyscan(){ extern K1,K2,K3,K4;extern key1,key2,key3,key4;K1=key;//asm("IN K1,0007h");K2=key;//asm("IN K2,0007h");K3=key;//asm("IN K3,0007h");K4=key;//asm("IN K4,0007h");//K1if(K1&&0X0001==0||K2&&0X0002||K3&&0X0004||K4&&0X0008){delay(); //去抖K1=key;//asm("IN K1,0007h");K2=key;//asm("IN K2,0007h");K3=key;//asm("IN K3,0007h");K4=key;//asm("IN K4,0007h");if(K1&&0X0001==0)key1=(key1+1)%2; //键1按下if(K2&&0X0002==0)key2=(key2+1)%2; //键2按下if(K3&&0X0001==0)key3=1; //键3按下if(K4&&0X0002==0)key4=1; } //键4按下//返回键值return;}//首先检测KEY3,KEY4有无变化如有变化进入去抖环节并记录下来对应的变量和上下限比较后加减1，返回一个Ton值//然后检查KEY1,KEY2有无变化KEY1,KEY2检测到的新值与原值做如下运算//比如KEY0初值为0，按了一次后KEY0=((0+1)%2)=1 有正向制动改为正向运行// KEY0初值为1，按了一次后KEY0=((1+1)%2)=0 由正向运行改为正向制动int delay(){int i;for(i=0;i++;i<5000){i=i;}}// 主程序void main(){ extern key1,key2,key3,key4; //定义四个键的初值int t=0;initial(); // 系统初始化timer1int(); // 定时器1的初始化pwminitial();//pwm初始化asm(" clrc INTM");//ENABLE_INTS(); // 允许总中断while(1){ keyscan();if(key1==1){*ACTRA=KEY1_run ; //电动机正向转动（按奇数次）for(;;){keyscan();if(key1==0){*ACTRA=KEY1_stop; //电动机正向制动（按偶数次）break;}else if(key3==1||t<20) //分为20档电机转速有20个档位{t=t+1;} //每个档位差为0.6v电压差，对应占空比100/2000;else if(key4==1||t>0){t=t-1;}*CMPR1=200*t;*CMPR2=200*t;}}else if(key2==1){*ACTRA=KEY2_run; //电动机反向转动（按奇数次）for(;;){keyscan();if(key2==0){*ACTRA=KEY2_stop; //电动机反向制动（按偶数次）break;}else if(key3==1||t<20) //分为20档电机转速有20个档位{t=t+1;} //每个档位差为0.6v电压差，对应占空比100/2000;else if(key4==1||t>0){t=t-1;}*CMPR1=200*t;*CMPR2=200*t;}}}}。
IGBT斩波控制的直流电机调速系统设计课程设计
知识掌握程度
15
书写规范性
10
工作量
10
总成绩
100
评语：
任课教师
时 间
年 月 日
备 注
摘 要
在工业生产和机械制造中，直流电机以其良好的线性特性、优异的控制性能等特点成为大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制系统的最佳选择。特别随着计算机在控制领域和高开关频率、全控型第二代电力半导体器件的发展，以及脉宽调制(PWM)直流调速技术的应用，直流电机得到广泛应用。直流电动机转速的控制方法可分励磁控制法与电枢电压控制法两类。励磁控制法控制磁通，其控制功率虽然小，但低速时受到磁饱和的限制，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。所以常用的控制方法是改变电枢端电压调速的电枢电压控制法，调节电阻R即可改变端电压，达到调速目的。这种传统的调压调速方法效率低。
2.2基本直流斩波电路原理图
系统的基本直流斩波电路原理图如图2.1所示：
图2.1降压斩波电路原理图
此电路使用一个全控型器件V，图中为IGBT，若采用晶闸管，需设置使晶闸管关断的辅助电路。并设置了续流二极管VD，在V关断时给负载中电感电流提供通道。主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等，后两种情况下负载中均会出现反电动势，如图中Em所示。
关键词：直流电动机；IGBT；直流斩波；调速
前言
随着电力电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多。电子设备的小型化和低成本化使电源向轻、薄、小和高效率方向发展。开关电源因其体积小，重量轻和效率高的优点而在各种电子信息设备中得到广泛的应用。直流电动机在冶金、矿山、化工、交通、机械、纺织、航空等领域中已经得到了广泛的应用。直流电动机的启动和调速性能、过载能力强等特点显得十分重要。IGBT降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路，用于直流到直流的降压变换。IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件。它既有MOSFET易驱动的特点，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十千赫兹频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。所以用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路就有了IGBT易驱动，电压、电流容量大的优点。因此，在电力电子技术应用领域中有广阔的发展前景，也由于开关电源向低电压，大电流和高效率发展的趋势，促进了IGBT降压斩波电路的发展。
IGBT斩波控制的直流电机的调速系统设计
课程设计名称：电力电子技术题目：IGBT斩波控制的直流电机的调速系统设计专业：自动化班级：姓名：学号：课程设计成绩评定表摘要长期以来，直流电机以其良好的线性特性、优异的控制性能等特点成为大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制系统的最佳选择。
特别随着计算机在控制领域和高开关频率、全控型第二代电力半导体器件的发展，以及脉宽调制(PWM)直流调速技术的应用，直流电机得到广泛应用。
直流电动机转速的控制方法可分励磁控制法与电枢电压控制法两类。
励磁控制法控制磁通，其控制功率虽然小，但低速时受到磁饱和的限制，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。
所以常用的控制方法是改变电枢端电压调速的电枢电压控制法，调节电阻R 即可改变端电压，达到调速目的。
这种传统的调压调速方法效率低。
目前,市场上用的最多的IGBT直流斩波器,它是属于全控型斩波器，它的主导器件采用国际上先进的电力电子器件IGBT，由门极电压控制，从根本上克服了晶闸管斩波器及GTR 斩波器的缺点。
该斩波器既能为煤矿窄轨电机车配套的调速装置，针对不同的负载对象，做一些少量的改动又可用于其它要求供电电压可调的直流负载上。
与可控硅脉冲调速方式和电阻调速方式相比，具有明显的优点。
关键词：直流电动机；调速；直流斩波；IGBT目录引言 (1)1.主电路原理图 (2)1.1主电路方案 (2)1.2基本直流斩波电路原理图 (2)1.3数量关系 (3)2.IGBT驱动电路的选择 (4)2.1 IGBT简介 (4)2.2 IGBT驱动电路的条件 (4)3.控制电路的选择 (6)3.1 控制电路方案选择 (6)3.2 SG3525芯片工作原理 (7)4.保护电路的设计 (8)4.1 主电路器件保护 (8)5.结论 (9)心得体会 (10)参考文献 (11)引言随着电力电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多。
电力电子课程设计直流电机调速
电力电子课程设计直流电机调速直流电机调速系、部：电气与信息工程系学生姓名：指导教师：职称专业：自动化班级：完成时刻：2020年6月3日电力电子技术课程设计任务书系：电气与信息工程系年级：自本0802 专业：自动化摘要本文是对直流电机PWM调速器设计的研究，要紧实现对电机的操纵。
为实现系统的微机操纵，在设计中，采纳了AT89C52单片机作为整个操纵系统的操纵电路的核心部分，用PROTEUS仿真软件以各种显示、驱动模块，实现对电动机转速参数的显示和测量；采纳带中断的独立式键盘作为命令的输入，单片机在程序操纵下，不断给光电隔离电路发送PWM波形.在设计中，采纳PWM调速方式，通过改变PWM的占空比从而改变电动机的电枢电压，进而实现对电动机的调速。
关键词：AT89C52单片机，PROTEUS, PWM目录第一章直流电机调速方案论证 (5)第二章直流电机调速硬件系统 (6)2.1降压斩波电路 (6)2.2 驱动电路 (7)2.3元器件清单 (10)第三章直流电机调速软件系统的设计 (11)3.1设计课题PWM信号的单片机程序清单 (11)第四章仿真结果与分析 (14)4.1 仿真结果 (14)4.2 仿真结果分析 (16)第五章心得体会 (17)参考文献 (18)致谢 (19)附录1 (20)附录 2 (21)附录 3 (22)附录 4 (23)第一章直流电机调速方案论证直流电动机的转速操纵方法能够分为2大类：对励磁磁通进行操纵的励磁操纵法和对电枢电压进行操纵的电枢电压法。
其中励磁操纵法在低速时受磁饱和的限制，在高速时受换向火花和换向器件结构强度的限制。
同时励磁线圈电感较大，动态性能响应较差，因此这种操纵方法用的专门少，多使用电枢操纵法。
直流电机转速调剂：某些场合往往要求直流电机的转速在一定范畴内可调剂，例如，电车、机床等，调剂范畴依照负载的要求而定。
调速能够有三种方法：〔1〕改变电机两端电压；〔2〕改变磁通；〔3〕在电枢回路中，串联调剂电阻。
由IGBT构成的直流斩波调速系统
辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文）题目：由ＩＧＢＴ构成的直流斩波调速系统（１１０Ｖ／１０Ａ）院（系）：电气工程学院专业班级：电气103学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：2012-12-31至2012-1-11课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气Array注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要本设计采用一个升降压直流斩波电路实现直流调压，以此控制直流电动机的转速。
电路采用CT75AM-12 型号IGBT管并由主电路和控制电路组成，主电路包括：整流电路、斩波电路及保护电路。
整流晶闸管采用NXP - BT151-500C以实现整流电路的安全运行。
控制电路的主要环节是：触发电路、电压电流检测单元、驱动电路、故障保护电路。
由于要求电机能稳定运行并能实现无极调速，所以采用双闭环直流可逆脉冲调速系统。
电流环作为系统的内环，转速环作为系统的外环选用M57962L集成脉冲调制控制与驱动器。
IGBT 绝缘栅双极晶体管作为斩波电路的组成元件。
关键词：整流电路；升降压斩波电路；M57962L驱动；直流电动机；目录摘要 (III)第1章绪论 (1)1.1电力电子技术及IGBT概况 (1)1.2本文设计内容 (2)2.1 总体设计方案 (3)2.2整流电路设计 (3)2.3RC滤波稳压电路 (5)2.4升降压直流斩波电路设计 (6)2.5控制与驱动电路 (7)2.6保护电路 (9)2.7系统总电路图 (11)2.8系统各参数计算及器件选择 (11)2.9系统调试或仿真、数据分析 (14)第3章课程设计总结 (16)参考文献 (17)附录I系统主电路图 (18)附录II 仿真图 ...................................... 错误！未定义书签。
第1章绪论1.1电力电子技术及IGBT概况电力电子技术应用于整个电能产生、传输及利用的各个环节。
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电力电子技术课程设计题目：直流电动机的直流斩波调速For personal use only in study and research; not for commercial use姓名：班级：学号：指导教师：完成日期：辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表摘要长期以来，直流电机以其良好的线性特性、优异的控制性能等特点成为大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制系统的最佳选择。
特别随着计算机在控制领域和高开关频率、全控型第二代电力半导体器件的发展，以及脉宽调制(PWM)直流调速技术的应用，直流电机得到广泛应用。
直流电动机转速的控制方法可分励磁控制法与电枢电压控制法两类。
励磁控制法控制磁通，其控制功率虽然小，但低速时受到磁饱和的限制，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。
所以常用的控制方法是改变电枢端电压调速的电枢电压控制法，调节电阻R 即可改变端电压，达到调速目的。
这种传统的调压调速方法效率低。
目前,市场上用的最多的IGBT直流斩波器,它是属于全控型斩波器，它的主导器件采用国际上先进的电力电子器件IGBT，由门极电压控制，从根本上克服了晶闸管斩波器及GTR 斩波器的缺点。
该斩波器既能为煤矿窄轨电机车配套的调速装置，针对不同的负载对象，做一些少量的改动又可用于其它要求供电电压可调的直流负载上。
与可控硅脉冲调速方式和电阻调速方式相比，具有明显的优点。
关键字：直流电动机、调速、直流斩波目录第一章系统工作原理直流电机斩波调速控制系统的原理框图如图1-1所示：图1-1 原理框图1.1 结构与调速原理直流电机由定子和转子两部分组成，其间有一定的气隙。
其构造的主要特点是具有一个带换向器的电枢。
直流电机的定子由机座、主磁极、换向磁极、前后端盖和刷架等部件组成。
其中主磁极是产生直流电机气隙磁场的主要部件，由永磁体或带有直流励磁绕组的叠片铁心构成。
直流电机的转子则由电枢、换向器（又称整流子）和转轴等部件构成。
其中电枢由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。
电枢铁心由硅钢片叠成，在其外圆处均匀分布着齿槽，电枢绕组则嵌置于这些槽中。
换向器是一种机械整流部件。
由换向片叠成圆筒形后，以金属夹件或塑料成型为一个整体。
各换向片间互相绝缘。
换向器质量对运行可靠性有很大影响。
直流电机斩波调速原理是利用可控硅整流调压来达直流电机调速的目的，利用交流电相位延迟一定时间发出触发信号使可控硅导通即为斩波，斩波后的交流电经电机滤波后其平均电压随斩波相位变化而变化。
为了达到控制直流电机目的，在控制回路加入了速度、电压、电流反馈环路和PID调节器来防止电机由于负载变化而引起的波动和对电机速度、电压、电流超常保护。
1.2调速方案选择随着电力电子技术的进步，发展了许多新的电枢电压控制方法，其中PWM(脉宽调制)是常用的一种调速方法。
其基本原理是用改变电机电枢(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。
最近几年来，随着微电子技术和计算机技术的发展及单片机的广泛应用，使调速装置向集成化、小型化和智能化方向发展。
1.3调速电路方案本电机调速系统采用脉宽调制方式, 与晶闸管调速相比技术先进, 可减少对电源的污染。
为使整个系统能正常安全地运行, 设计了过流、过载、过压、欠压保护电路, 另外还有过压吸收电路。
确保了系统可靠运行。
1.4控制方案选择直流电动机转速的控制方法可分为励磁控制法与电枢电压控制法两类。
随着电力电子技术的进步, 发展了许多新的电枢电压控制方法。
如: 由交流电源供电, 使用晶闸管进行相控调压; 使用硅整流器将交流电整流成直流或由蓄电池等直流电源供电, 再由PWM 斩波器进行斩波调压等。
PWM 驱动装置与传统晶闸管驱动装置比较, 具有下列优点: 需用的大功率可控器件少, 线路简单; 调速范围宽; 电流波形系数好, 附加损耗小; 功率因数高。
可以广泛应用于现代直流电机伺服系统中。
本系统是基于PWM 控制的直流电机控制系统。
第二章主电路的设计与分析2.1 主电路的各个部分电路主电路主要环节是：整流电路、斩波电路及保护电路。
图2-1 调速系统直流脉宽调速系统的组成如图2-1所示，由主电路、控制及保护电路、信号检测电路三大部分组成。
二极管整流桥把输入的交流电变为直流电，电阻R1为起动限流电阻，C1为滤波电容。
可逆PWM变换器主电路系采用MOSFET所构成的H型结构形式，它是由四个功率IGBT管（VT1、VT2、VT3、VT4）和四个续流二极管（VD1、VD2、VD3、VD4）组成的双极式PWM可逆变换器，根据脉冲占空比的不同，在直流电机M上可得到正或负的直流电压。
2.1.1 整流电路晶体二极管桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。
这种电路，只要增加两只二极管口连接成"桥"式结构，便具有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上克服了它的缺点。
图2-2 整流电路桥式整流电路的工作原理如下：e2 为正半周时，对D1 、D3 和方向电压，Dl，D3 导通；对D2 、D4 加反向电压，D2 、D4 截止。
电路中构成e2 、Dl、Rfz 、D3 通电回路，在Rfz ，上形成上正下负的半波整洗电压，e2 为负半周时，对D2 、D4 加正向电压，D2 、D4 导通；对D1 、D3 加反向电压，D1 、D3 截止。
电路中构成e2 、D2 Rfz 、D4 通电回路，同样在Rfz 上形成上正下负的另外半波的整流电压。
如此重复下去，结果在R ，上便得到全波整流电压。
其波形图和全波整流波形图是一样的。
从图2-2中还不难看出，桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整洗电路小一半！2.1.2 斩波调速电路直流电动机往往需要正、反向运行，而且有电动和制动工作状态，这就需要四象限斩波变换电路为电动机供电。
图2-3给出了四象限斩波调速主电路原理图。
T1~T4组成了全桥电路，又称H桥型电路；TA1检测母线的电流大小和方向，TA2检测电动机的电流大小和方向；电容C用来减小开关过程引起的电压波纹压敏电阻Rv用来抑制电压尖峰。
电机的工作状态同供电方式和负载有关。
CD3D1D2D4 RvT3T4T2T1TA1TA2MUd斩波调速主电路原理图出现过流信号时，检测环节输出一低电平信号到与门的输入端，使脉冲消失，与SG3525的故障关闭功能一起构成双重保护。
IGBT的保护设计：在斩波电路中对斩波器的保护，实际上就是对IGBT的保护。
所以重要的是怎么设计好对开关管IGBT的保护方案。
在设计对IGBT的保护系统中，主要是针对过电流保护和开关过程中的过电压保护。
IGBT的过电流保护IGBT的过流保护电路可分为2类：一类是低倍数的（1.2～1.5倍）的过载保护；一类是高倍数（可达8～10倍）的短路保护。
对于过载保护不必快速响应，可采用集中式保护，即检测输入端或直流环节的总电流，当此电流超过设定值后比较器翻转，封锁所有IGBT驱动器的输入脉冲，使输出电流降为零。
这种过载电流保护，一旦动作后，要通过复位才能恢复正常工作。
IGBT能承受很短时间的短路电流，能承受短路电流的时间与该IGBT的导通饱和压降有关，随着饱和导通压降的增加而延长。
如饱和压降小于2V的IGBT 允许承受的短路时间小于5μs，而饱和压降3V的IGBT允许承受的短路时间可达15μs，4～5V时可达30μs以上。
存在以上关系是由于随着饱和导通压降的降低，IGBT的阻抗也降低，短路电流同时增大，短路时的功耗随着电流的平方加大，造成承受短路的时间迅速减小。
通常采取的保护措施有软关断和降栅压2种。
软关断指在过流和短路时，直接关断IGBT。
但是，软关断抗骚扰能力差，一旦检测到过流信号就关断，很容易发生误动作。
为增加保护电路的抗骚扰能力，可在故障信号与启动保护电路之间加一延时，不过故障电流会在这个延时内急剧上升，大大增加了功率损耗，同时还会导致器件的di/dt增大。
所以往往是保护电路启动了，器件仍然坏了。
降栅压旨在检测到器件过流时，马上降低栅压，但器件仍维持导通。
降栅压后设有固定延时，故障电流在这一延时期内被限制在一较小值，则降低了故障时器件的功耗，延长了器件抗短路的时间，而且能够降低器件关断时的di/dt，对器件保护十分有利。
若延时后故障信号依然存在，则关断器件，若故障信号消失，驱动电路可自动恢复正常的工作状态，因而大大增强了抗骚扰能力。
IGBT开关过程中的过电压保护关断IGBT时，它的集电极电流的下降率较高，尤其是在短路故障的情况下，如不采取软关断措施，它的临界电流下降率将达到数kA/μs。
极高的电流下降率将会在主电路的分布电感上感应出较高的过电压，导致IGBT关断时将会使其电流电压的运行轨迹超出它的安全工作区而损坏。
所以从关断的角度考虑，希望主电路的电感和电流下降率越小越好。
但对于IGBT的开通来说，集电极电路的电感有利于抑制续流二极管的反向恢复电流和电容器充放电造成的峰值电流，能减小开通损耗，承受较高的开通电流上升率。
一般情况下IGBT开关电路的集电极不需要串联电感，其开通损耗可以通过改善栅极驱动条件来加以控制。
2.2 电路参数及选型Ud=110V考虑占空比为90%，则 Us=Ud/0.9=123V 取 Us=1.2U2U2=Us/1.2= 102V 考虑到10%的裕量 U2=1.1×102V=113V 一、二次电流计算 I2=Id=13A变比 K=U1/U2=220/113=1.95 I1=I2/K=13/1.08=12A 考虑空载电流，取 I1=1.05×12=12.6A变压器容量计算 S1=U1×I1=220×12.6=2772VA S2=U2×I2=113×13=1469VA S=(S1+S2)/2=2120.5VA 整流元件选择二极管承受反向最大电压 UDM=1.414U2=1.414×113＝160V 考虑3倍裕量，则 UTN=3×160=480V 取500V该电路整流输出接有大电容，而且负载也不是纯电感负载，但为了简化计算，仍可按电感计算，只是电流裕量要可适当取大些即可。
IdD=0.5Id=0.5×13=6.5A ID=Id/1.414=13/1.414=9.2AID(AV)=2ID/1.57=2×9.2/1.57=11.7A 滤波电容选择C1一般根据放电的时间常数计算，负载越大，要求纹波系数越小，一般不做严格计算，多取2000 uF 以上。
因该系统负载不大，故 取 C1=2200 uF耐压 1.5UDM=1.5×160=240V 取250V 即选用2200uF 、250V 电容器。