PWM控制技术论文
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为了验证系统设计的有效性,本文进行了仿真实验和实际测试。
在仿真实验中,通过软件模拟电路的工作状态,并观察系统的性能表现。
在实际测试中,将系统连接到直流电机上,并进行调速实验。
实验结果表明,系统设计具有良好的稳定性和可靠性,能够实现对直流电机的精确控制和调速。
通过调节PWM的占空比,可以实现电机的平稳启停和速度调节,满足不同应用场景的要求。
PWM控制原理范文
PWM控制原理范文PWM(脉宽调制)是一种控制技术,用于通过控制电平的脉冲宽度来控制电子设备的输出功率。
在PWM控制中,周期性方波信号的占空比会根据需要进行调整,从而实现对电子设备的精确控制。
PWM控制的核心是周期性方波信号。
该信号具有固定的周期,通常称为PWM周期。
在一个PWM周期内,方波信号会在高电平和低电平之间切换。
占空比则表示了高电平的时间与整个PWM周期的比例。
占空比越高,高电平的时间越长,输出功率也就越高。
通过改变PWM周期和占空比,可以控制电子设备的输出功率。
当PWM周期较长时,每个高电平的时间相对于整个周期的比例较小,输出功率也较低;反之,当PWM周期较短时,每个高电平的时间相对于整个周期的比例较大,输出功率也较高。
因此,通过调整PWM周期和占空比,可以实现对设备输出功率的精确控制。
PWM控制可以应用于各种电子设备中,如马达电机控制、LED亮度控制等。
以马达电机控制为例,PWM控制可以通过改变马达电机的输入电压的占空比来控制马达转速。
在低占空比下,马达转速较低,输出功率较小;而在高占空比下,马达转速较高,输出功率也较大。
通过精确调整占空比,可以实现对马达电机转速的精确控制。
在实际应用中,PWM控制通常借助于专门的PWM芯片或微控制器。
这些芯片或微控制器可以根据输入的控制信号,自动产生期望的PWM波形,并将其输出给被控设备。
借助这些芯片或微控制器,PWM控制可以更加简单和高效。
总结起来,PWM控制通过调整方波信号的周期和占空比,实现对电子设备输出功率的精确控制。
它在各种电子设备的控制中应用广泛,并通过专门的芯片或微控制器来实现。
学士论文_三相电压型 PWM 整流器原理及控制方法
学士论文_三相电压型PWM 整流器原理及控制方法摘要随着电网谐波污染问题日益严重和人们对高性能电力传动技术的需要以及绿色能源的发展,PWM整流器技术已成为电力电子技术研究的热点和亮点。
三相电压型PWM 整流器可以做到高功率因数,直流电压输出稳定,具有良好的动态性能,还可实现能量的双向流动。
因此,成为当前电力电子领域研究的热点课题之一。
论文首先以三相电压型PWM整流器的主电路拓扑结构,阐述三相电压型PWM整流器的基本工作原理并建立了三相电压型PWM整流器的数学模型;其次,介绍三相电压型PWM整流器的控制方法,深入研究三相电压型PWM整流器的空间电压矢量脉宽调制控制方法, 以TI公司的TMS320LF2407A芯片作为控制器,选用三菱公司的IPM模块进行三相电压型PWM整流器系统的硬件设计,包括主电路、检测控制电路,保护电路等;结合硬件设计的基础之上,完成相应的软件设计。
关键词PWM整流器电压空间矢量PWM(SVPWM)控制DSP Title Design of three-phase PWM Rectifier powerAbstractWith the serious problem of harmonics pollution to the power system and the need of high performance of AC drive application and the development of the green power technology,PWM rectifier has become a highlight in the field of power electronics. Three-phase PWM rectifiers have recently been an active research topic in power electronics due to more virtues, such as sinusoidal input currents, unity power factor , steady output voltage, good dynamics and bin-directional energy flow.Firstly, the thesis elaborated the basic principle of work for the PWM rectifier according to main circuit topology of three-phase voltage-type PWM rectifier, and the establishment of a three-phase voltage-type PWM rectifier model; Secondly, the thesis proposed the three-phase voltage-type PW M rectifier’s control strategy. Based on the control strategy it has studied the space voltage vector pulse width modulation control method. With TI company's TMS320LF2407A chip as controllers, choose Mitsubishi company IPM module for three-phase voltage source PWM rectifier system hardware design, including the main circuit, detection control circuit, protect circuit, etc.; Combined with the basis of hardware design, software design of complete corresponding.Keywords PWM rectifier Voltage space vector PWM (SVPWM) control DSP目录第一章绪论 (1)1.1 课题研究背景及意义 (1)1.2 国内外PWM 整流器研究发展现状 (2)1.3 本课题研究的内容 (6)1.4 本章小结 (6)第二章三相电压型PWM 整流器原理及控制方法 (7)2.1 方案论证 (7)2.1.1 微处理器的选择 (7)2.1.2 功率器件的选用 (8)2.2 三相电压型PWM整流器主电路拓扑结构 (9)2.3 PWM整流器运行的基本原理 (10)2.4 三相电压型PWM整流器的数学模型 (13)2.4.1 三相VSR一般数学模型 (13)2.4.2 dq坐标系下三相VSR数学模型 (15)2.5 三相电压型PWM整流器控制方法 (15)2.6 电压空间矢量PWM(SVPWM)控制 (17)2.6.1 SVPWM基本原理 (18)2.6.2 SVPWM的合成 (19)2.6.3 SVPWM与SPWM控制的比较 (21)2.7 本章小结 (22)第三章三相电压型PWM整流器系统硬件设计 (22)3.1 硬件系统设计 (22)3.2 主电路设计 (23)3.2.1 进线熔断器 (23)3.2.2 功率器件选型 (24)3.2.3 交流侧电感设计 (24)3.2.4 直流侧电容选取 (28)3.2.5 IPM保护及其接口电路 (29)3.3 检测控制电路设计 (31)3.3.1 过零检测电路设计 (31)3.3.2 采样调理电路设计 (32)3.3.3 温度检测电路设计 (33)3.3.4 DSP控制电路设计 (34)3.4 本章小结 (36)第四章三相电压型PWM整流器软件设计 (36)4.1 系统资源分配 (37)4.2 控制软件的构成 (38)4.2.1 主程序设计 (38)4.2.2 中断服务程序设计 (39)4.2.3 子程序设计 (41)4.3 本章小结 (43)结论 (43)致谢 (44)参考文献 (45)附录电气原理图............................................................................ 错误!未定义书签。
PWM直流电动机调速控制系统毕业设计(论文)
摘要直流电机具有良好的启动性能和调速特性,它的特点是启动转矩大,能在宽广的范围内平滑、经济地调速,转速控制容易,调速后效率很高。
本文设计的直流电机调速系统,主要由51单片机、电源、H桥驱动电路、LED液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成的电子产品。
电源采用78系列芯片实现+5V、+15V对电机的调速采用PWM波方式,PWM是脉冲宽度调制,通过51单片机改变占空比实现。
通过独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制,LED实现对测量数据(速度)的显示。
电机转速利用霍尔传感器检测输出方波,通过51单片机对1秒内的方波脉冲个数进行计数,计算出电机的速度,实现了直流电机的反馈控制。
关键词:直流电机调速;H桥驱动电路;LED显示器;51单片机ABSTRACTDC motor has a good startup performance and speed characteristics, it is characterized by starting torque, maximum torque, in a wide range of smooth, economical speed, speed, easy control, speed control after the high efficiency. This design of DC motor speed control system, mainly by the microcontroller 51, power supply, H-bridge driver circuits, LED liquid crystal display, the Hall velocity and independent key component circuits of electronic products. Power supply with 78 series chip +5 V, +15 V for motor speed control using PWM wave mode, PWM is a pulse width modulation, duty cycle by changing the MCU 51. Achieved through independent buttons start and stop the motor, speed control, turning the manual control, LED realize the measurement data (speed) of the display. Motor speed using Hall sensor output square wave, by 51 seconds to 1 microcontroller square wave pulses are counted to calculate the speed of the motor to achieve a DC motor feedback control.Keywords: DC motor speed control;H bridge driver circuit;LED display目录摘要 (1)ABSTRACT (1)目录 (2)第1章引言 (3)1.1 概况 (3)1.2 国内外发展现状 (4)1.3 要求 (4)1.4 设计目的和意义 (5)第2章方案论证和选择 (6)2.1 电机调速控制模块 (6)2.2 PWM调速工作方式 (7)2.3 PWM调脉宽方式............................ 错误!未定义书签。
基于单片机的pwm电机控制设计毕业论文
基于单片机的pwm电机控制设计毕业论文目录第一章:绪论…………………………………………………第二章:统设计要求和解决方案…………………………………2.1系统设计建议……………………………………………………………2.2解决方案…………………………………………第三章:硬件系统设计……………………………………………3.1电源模块设计………………………………………………………3.2键盘模块设计…………………………………………………………3.3表明模块设计…………………………………………………………3.4电机驱动电路-h桥模块设计………………………………………3.5霍尔测距模块设计……………………………………………………3.6adc切换模块设计………………………………………………………3.7单片机双机通讯模块设计…………………………………………第四章:软件系统及程序流程图…………………………………第五章:心得体会……………………………………………第三章一硬件原理图…………………………………………第三章二元件目录…………………………………………第三章三参考文献………………………………………………第一章绪论直流电动机具备优良的变频特性和较好的启动性能和变频特性,变频光滑、便利,变频范围广;负载能力小,能够忍受频密的冲击功率,可实现频密的无级快速再生制动、刹车和探底回升;能够满足用户生产过程自动化系统各种相同的特定运转建议,启动转矩小,最小转矩小,能够在宽阔的范围内光滑、经济地变频,输出功率掌控难,变频后效率很高。
与交流变频较之,直流电机结构复杂,生产成本低,保护工作量小。
电动机变频系统使用微机同时实现数字化掌控,就是电气传动发展的主要方向之一。
使用微机掌控后,整个变频系统同时实现全系列数字化,结构直观,可靠性低,操作方式保护便利,电动机稳态运转时输出功率精度可以达至较低水平,静动态各项指标均能够较好地满足用户工业生产中高性能电气传动的建议。
功率电子系统中的PWM控制技术
功率电子系统中的PWM控制技术功率电子系统中的PWM控制技术是一种广泛应用于电力电子变换器中的调节技术,通过改变脉冲宽度模拟模拟信号的幅值,从而实现对输出电压和电流的精确控制。
PWM控制技术在各种功率电子设备中都有重要的应用,例如交流调直流电源、逆变器、电机驱动器等。
本文将着重介绍功率电子系统中的PWM控制技术的原理、特点以及在实际应用中的优势。
首先,PWM控制技术的原理是通过不同占空比的脉冲信号来控制开关器件的导通时间,从而调节输出电压和电流。
采用PWM控制技术可以实现高效率的电能转换,减小能量损耗,提高系统的稳定性和可靠性。
此外,PWM控制技术还可以实现对电压、电流的精确控制,满足不同负载条件下的需求。
因此,PWM控制技术在功率电子系统中具有重要意义。
其次,PWM控制技术具有多种特点,例如控制精度高、响应速度快、可靠性强、具有较高的效率等。
由于PWM控制技术可以根据实际需要更改脉冲信号的占空比,因此可以实现对输出电压和电流的精确控制。
同时,PWM控制技术的响应速度非常快,可以在瞬时内对系统进行调节,提高系统的动态性能。
此外,PWM 控制技术采用数字控制方式,具有较高的稳定性和可靠性,可以实现长时间稳定工作。
最重要的是,PWM控制技术能够有效减小系统的能量损耗,提高整体效率,在功率电子系统中有着广泛的应用。
在实际应用中,PWM控制技术在各种功率电子设备中都有着重要的作用。
比如在交流到直流电源变换器中,PWM控制技术可以实现对输出电压的调整,保证输出电压稳定;在逆变器中,PWM控制技术可以实现对输出电压和频率的精确控制,适用于各种应用场景;在电机驱动器中,PWM控制技术可以实现对电机速度的精确控制,提高系统的动态性能。
此外,PWM控制技术还可以在UPS电源、光伏逆变器、风力发电系统等领域中发挥重要作用,为现代电力系统的稳定运行提供支持。
综上所述,功率电子系统中的PWM控制技术是一种重要的调节技术,具有控制精度高、响应速度快、能量损耗低等优点。
直流电机PWM调速系统参考论文
毕业论文基于51单片机的直流电机PWM调速控制系统设计所在学院专业名称年级学生、学号指导教师、职称完成日期摘要本文主要研究了利用MCS-51系列单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。
本文中采用了三极管组成了PWM信号的驱动系统,并且对PWM信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节,从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。
另外,本系统中使用了霍尔元件对直流电机的转速进行测量,经过处理后,将测量值送到液晶显示出来。
关键词:PWM信号,霍尔元件,液晶显示,直流电动机I目录目录 (III)1 引言 (1)1.1 课题背景 (1)1.1.2 开发背景 (1)1.1.3 选题意义 (2)1.2 研究方法及调速原理 (2)1.2.1 直流调速系统实现方式 (4)1.2.2 控制程序的设计 (5)2 系统硬件电路的设计 (6)2.1 系统总体设计框图及单片机系统的设计 (6)2.2 STC89C51单片机简介 (6)2.2.1 STC89C51单片机的组成 (6)2.2.2 CPU及部分部件的作用和功能 (7)2.2.3 STC89C51单片机引脚图 (8)2.2.4 STC89C51引脚功能 (8)3 PWM信号发生电路设计 (11)3.1 PWM的基本原理 (11)3.2 系统的硬件电路设计与分析 (11)3.3 H桥的驱动电路设计方案 (12)5 主电路设计 (14)5.1 单片机最小系统 (14)5.2 液晶电路 (14)5.2.1 LCD 1602功能介绍 (15)5.2.2 LCD 1602性能参数 (16)5.2.3 LCD 1602与单片机连接 (18)5.2.4 LCD 1602的显示与控制命令 (19)5.3 按键电路 (20)5.4 霍尔元件电路 (21)III5.4.1 A3144霍尔开关的工作原理及应用说明 (22)5.4.2 霍尔传感器测量原理 (23)6 系统功能调试 (24)总结 (25)致谢 (26)参考文献 (27)IV1 引言1.1 课题背景开发背景在现代电子产品中,自动控制系统,电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面,直流电机都得到了广泛的应用。
基于单片机的PWM控制方法的精密温度控制_毕业设计(论文)
毕业论文(设计)中文题目:基于单片机的PWM控制方法的精密温度控制系统设计英文题目:Design of Precise Temperature Control System Based on PWM Control Method ofMicroprocessor摘要本文设计了一种以单片机STC89C52为核心的精密温度控制系统。
它使用一线制数字温度传感器DS18B20采集温度,并通过四位数码管显示实时温度。
通过设置按键,设定恒温运行时的温度值,并显示在数码管上。
单片机采用PID控制算法对测量值和设定值进行处理,计算输出PWM波控制继电器调节发热电路的发热功率,最终控制被控对象温度。
通过原理分析,软硬件设计及实验调试,温度能够实时检测和自动控制,系统的温度控制精度可达到±0.5℃,表明该温度系统比较稳定并且精确,能够实现对温度的精密控制。
关键词:温度控制 MCS-52 DS18B20 PID PWMAbstractA precise temperature control system with the core of microprocessor STC89C52 is designed in this paper. In this system, one-wire digital thermometer DS18B20 is used to transform analog temperature signal to digital signal,through four real-time digital of a digital thermometer temperature.by setting the button,set the thermostat temperature at the time of operation, and digital display of the temperature.Single-chip Microcomputer used PID control algorithm to process the data measurement and data settings,and calculate the PWM signal, is outputted and magnified to drive a solid state relay so that the power of heat circuit is adjusted.Thus the temperature of the object can be control.Through many of theory, design and experiments, the temperature of real-time detection and automatic control test is reached,and the error of this system is ±0.2℃. It show that the system is precise and steady, and control precise temperature.Keywords:Temperature control MCS-52 DS18B20 PID PWM目录1 前言 (1)2 设计理论基础 (2)2.1 PWM控制技术 (2)2.2 数字PID算法 (2)3 系统的方案设计 (4)3.1系统设计内容及要求 (4)3.1.1设计内容 (4)3.1.2设计要求 (4)3.2方案设计的比较与论证 (4)4 系统硬件电路的设计 (6)4.1单片机最小系统模块 (7)4.1.1 单片机STC89C52的简介 (7)4.1.2 单片机系统模块的硬件设计 (10)4.2 功能实现模块 (11)4.2.1 采样模块 (11)4.2.2 按键模块 (13)4.2.3 显示模块 (14)4.4 温度控制模块 (15)5 系统软件设计 (15)5.1 主程序模块 (16)5.2 功能实现模块 (17)5.2.1 温度采样子程序 (17)5.2.2 显示子程序 (18)5.3 运算控制模块 (19)6 系统调试 (19)6.1 Keil软件的简介 (19)6.2 Proteus软件的简介 (20)6.3 软件仿真 (20)6.4 硬件调试 (22)6.5调试结果 (23)7 结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录 (28)1 前言温度是众多行业生产中的基础参数之一,也是与人们生活息息相关的一个重要物理量。
PWM开关电源控制与保护电路的设计毕业论文
PWM开关电源控制与保护电路的设计摘要 (1)前言 (1)1 绪论 (2)1.1 开关电源的概念 (2)1.2 开关电源的发展简况 (2)1.3 开关电源的发展趋势 (3)2 开关电源的分类 (4)2.1 概论 (4)2.2 DC/DC变换 (4)2.3 AC/DC变换 (4)3 开关电源PWM的控制方式 (5)3.1 电压控制模式 (5)3.2 电流控制模式 (7)4 PWM开关电源控制的电路 (9)4.1 PWM开关电源的基本原理 (9)4.2 PWM开关电源的组成模块 (11)5 保护电路的设计 (11)5.1 概论 (11)5.2 过流保护电路 (11)5.3 过压保护电路 (12)输入过电压保护电路 (12)输出过电压保护电路 (13)5.4 欠压保护电路 (14)5.5 过热保护电路 (15)结束语 (16)致谢 (17)参考文献 (17)PWM开关电源控制与保护电路的设计摘要:电力电子技术已发展成为一门完整的、自成体系的高科技技术,电力电子技术的发展带动了电源技术的发展,而电源技术的发展有效地促进了电源产业的发展。
作为一个电源工作者,不仅要设计出国际或国内先进的电源,还要考虑到电源的适应性以及电源的成本。
只有具有先进性能的电源,加上合理的制作成本,才能使我国的电源产业赶超发达国家。
这里着重介绍了一种采用PWM开关电源,该电源控制电路元件数量少、实现简便。
关键词:开关电源,脉冲宽度调制(PWM),反激变换式。
前言:开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。
由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化,因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件,特别是改善二次整流器件的损耗,并在功率铁氧体(Mn Zn)材料上加大科技创新,以提高在高频率和较大磁通密度(Bs)下获得高的磁性能,而电容器的小型化也是一项关键技术。
SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展,在电路板两面布置元器件,以确保开关电源的轻、小、薄。
PWM控制原理范文
PWM控制原理范文PWM(Pulse Width Modulation)即脉冲宽度调制,是一种常用的控制电流、电压或功率的技术。
通过改变信号的脉冲宽度,可以实现对电路元件的控制。
PWM控制原理广泛应用于电力电子、自动控制系统、通信系统等领域。
PWM控制原理的基本思想是通过控制信号的占空比,来控制目标系统的输出。
占空比是脉冲信号的高电平时间与一个脉冲周期的比值。
通常情况下,脉冲周期是固定的,只有高电平时间可以改变。
通过改变高电平时间的比例,可以实现对目标系统的控制。
PWM控制可以分为两种基本类型:高标准偏差(一周期内高电平时间较短)和低标准偏差(一周期内高电平时间较长)。
高标准偏差控制可以用于减小均方根误差,提高输出波形质量。
低标准偏差控制则可以用于快速控制和快速响应。
1. 确定脉冲信号的周期和基准电平。
脉冲周期通常取固定的时间单位,例如1ms或1μs。
基准电平是指脉冲信号的低电平。
2.确定目标系统的控制量。
目标系统可以是一个电机、一个电阻、一个照明设备等等。
根据具体的应用需求,确定需要控制的量,例如电流、电压、功率等。
3.设计控制电路。
根据目标系统的控制要求,设计相应的控制电路。
通常,PWM控制的核心是一个比较器和一个计数器。
4.产生PWM信号。
通过比较器和计数器,产生PWM信号。
比较器将输入信号与计数器的值进行比较,根据比较结果生成PWM信号。
当输入信号大于计数器的值时,输出高电平;当输入信号小于计数器的值时,输出低电平。
5.控制输出。
将PWM信号送入目标系统,控制其输出。
根据PWM信号的高电平时间,调整目标系统的输出。
通常情况下,高电平时间越长,输出越大;高电平时间越短,输出越小。
6.反馈控制。
通过反馈信号,实现闭环控制。
将目标系统的输出与控制信号进行比较,根据比较结果对控制信号进行调整,实现目标系统的稳定控制。
1.高效率:能够通过改变脉冲宽度来实现对目标系统的有效控制,从而提高系统的效率。
基于PWM的直流无刷电机控制系统
基于PWM的直流无刷电机控制系统一、本文概述随着科技的快速发展和电机控制技术的不断进步,直流无刷电机(BLDC,Brushless Direct Current Motor)在各个领域的应用越来越广泛。
它们具有高效、低噪音、长寿命等优点,尤其在航空、汽车、家用电器、电动工具以及机器人等领域得到了广泛应用。
而基于脉冲宽度调制(PWM,Pulse Width Modulation)的直流无刷电机控制系统,以其灵活的控制方式、精确的速度调节和优秀的动态响应特性,成为现代电机控制领域的重要研究方向。
本文将对基于PWM的直流无刷电机控制系统进行深入研究。
我们将简要介绍PWM技术的基本原理及其在电机控制中的应用。
接着,我们将重点探讨基于PWM的直流无刷电机控制系统的构成、工作原理以及主要控制策略。
文章还将分析该控制系统的性能特点,包括调速范围、动态响应、稳定性等。
我们将展望基于PWM的直流无刷电机控制系统的未来发展趋势和应用前景。
通过本文的研究,我们期望能够为读者提供一个全面、深入的了解基于PWM的直流无刷电机控制系统的机会,同时为相关领域的工程师和研究者提供有益的参考和启示。
二、直流无刷电机的基本原理直流无刷电机(Brushless Direct Current Motor,简称BLDCM)是一种通过电子换向器替代传统机械换向器的直流电机。
其基本原理主要基于电磁感应和电子换向技术。
电磁感应:直流无刷电机内部通常包含定子(stator)和转子(rotor)两部分。
定子通常由多个电磁铁组成,而转子则带有永磁体。
当定子上的电磁铁通电时,会产生磁场,与转子上的永磁体相互作用,从而驱动转子旋转。
这就是电磁感应的基本原理。
电子换向:与传统的直流电机使用机械换向器不同,直流无刷电机使用电子换向器。
电子换向器通常由微处理器和功率电子开关(如MOSFET或IGBT)组成。
微处理器根据电机的运行状态和位置传感器(如霍尔传感器)的反馈信号,控制功率电子开关的通断,从而实现电磁铁的电流方向的改变。
毕业设计(论文)-基于pwm控制直流调速系统的设计[管理资料]
基于PWM控制直流调速系统的设计摘要:本文基于PWM的双闭环直流调速系统进行了研究,并设计出应用于直流电动机的双闭环直流调速系统。
首先描述了变频器的发展历程,提出了PWM调速方法的优势,指出了未来PWM调速方法的发展前景,点出了研究PWM调速方法的意义。
应用于直流电机的调速方式很多,其中以PWM变频调速方式应用最为广泛,而PWM变频器中,H型PWM变频器性能尤为突出,作为本次设计的基础理论,本文将对PWM的理论进行详细论述。
在此基础上,本文将做出SG3525单片机控制的H型PWM变频调速系统的整体设计,然后对各个部分分别进行论证,力图在每个组成单元上都达到最好的系统性能。
关键词:直流调速;双闭环;PWM ;SG3525 ;直流电机引言:目前,随着大功率电力电子器件的迅速发展,交流变频调速技术已日臻成熟并日渐成为实际应用的主流,但这并不意味着传统的直流调速技术已经完全退出了实际应用的舞台。
相反,近几年交流变频调速在控制精度的提高上遇到了瓶颈,于是直流调速的优势就显现了出来。
直流调速仍然是目前最可靠,精度最高的调速方法。
譬如在对控制精度有较高要求的造纸,转台,轮机定位等系统中仍离不开直流调速装置,因此加强对直流调速系统的研究还是很有必要的。
鉴于直流调速系统在国民经济和工农业生产以及国防事业中的重要作用,有必要对直流调速系统作进一步的研究和开发。
1 系统设计的技术要求1)直流电动机:型号:DJ15功率:485W电枢电压:220V电枢电流:额定转数:1600rpm2)调速范围:1-12003)起动时超调量:电流超调量:%5≤i σ;转速超调量: %5≤n σ2 系统设计的整体结构3系统设计PWM 系统的优越性 :2) 开关频率高,电流容易连续,谐波少,电机损耗及发热都较小。
3) 低速性能好,稳速精度高,调速范围广,可达到1:10000左右。
4) 如果可以与快速响应的电动机配合,则系统频带宽,动态响应快,动态抗扰能力强。
毕业设计(论文)基于单片机的pwm直流调速系统设计
基于单片机的PWM直流调速系统设计摘要随着时代的进步和科技的发展,电机调速系统在工农业生产、交通运输以及日常生活中起着越来越重要的作用,因此,对电机调速的研究有着积极的意义.长期以来,直流电机被广泛应用于调速系统中,而且一直在调速领域占居主导地位。
基于单片机的直流电机调速系统硬件电路的标准化程度高,制作成本低,且不受器件温度漂移的影响。
其控制软件能够进行逻辑判断和复杂运算。
系统的稳定性好,可靠性高。
直流电动机具有优良的起、制动性能,宜于在广泛范围内平滑调速。
在轧钢机、矿井卷机、挖掘机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等领域中得到广泛应用。
本设计是基于单片机控制的PWM直流电机调速系统,系统以AT89C52单片机为核心,以2A、1000r/min小直流电机为控制对象,以L298N为H桥驱动芯片实现速度、电流反馈双闭环。
采用PID控制算法,调节PWM占空比从而控制电机两端电压,以达到调速的目的。
用4*3键盘输入有关控制信号及参数,可以实现电机的启制动、正反转、速度调节。
并在4位LED上实时显示输入参数及动态转速。
关键词:单片机、直流电机、PWM、PIDBased on SCM PWM dc speed control system designAbstractWith the progress of The Times and the development of science and technology, motor speed system in agricultural production, transportation and daily life plays a more and more important role in motor speed, therefore, the research has positive significance. For a long time, have been widely applied in dc motor control system, and has been inhabited areas in speed dominant. Based on SCM dc motor speed control system of high degree of standardization of hardware circuit, low cost, and the temperature drift. Device, The control software to logic and complex operation. The system has good stability and reliability. Dc motor with excellent, braking performance, and in a wide range smooth speed. In the mill, mine machine, excavator, metal cutting machine, paper machine, high-level elevator is widely used in the fields.The design is based on single chip microcomputer control system of dc motor control PWM, by AT89C52 singlechip system, and 1000r/min small double-a dc motor to control, L298N H bridge to drive chip realize speed, double loop current feedback. PID control algorithm, regulate and control PWM occupies emptiescompared to achieve both voltage motor speed. Use 4 * 3 keyboard input signal and the relevant control parameters, can realize the rev brake motor speed regulation, and positive &negative. And in four LED on real-time display input parameters and dynamic speed.Keywords:monolithic integrated circuits, a direct motor,PWM,PID目录基于单片机的PWM直流调速系统设计 (I)摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2课题功能 (1)第二章系统硬件电路的设计 (2)2.1 系统总体设计 (2)2.1.1 系统总体设计框图 (2)2.1.2单片机的选择及其简介 (2)2.1.3 其他芯片简介 (6)2.2 PWM信号发生电路设计 (18)2.2.1 PWM的基本原理 (18)2.2.2 PWM信号发生电路设计 (20)2.2.3 H桥芯片的工作原理 (21)2.3 主电路设计 (24)2.4 转速和电流的测量 (24)2.5 AD转换 (26)2.6显示与键盘电路 (26)第三章系统软件程序的设计 (27)3.1 PID控制算法原理及流程图 (27)3.2 系统部分程序的设计 (29)3.2.1 单片机资源分配 (29)3.2.2 程序流程图 (30)结论 (32)参考文献 (34)附录................................................................................................ 错误!未定义书签。
pwm控制技术论文
pwm控制技术论文有些网友觉得pwm控制技术论文难写,可能是因为没有思路,所以小编为大家带来了相关的例文,希望能帮到大家!pwm控制技术论文篇一简介:PWM(Pulse Width Modulation)控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。
即通过对一系列脉冲的宽度进行调制,来等效地获得所需的波形(含形状和幅值)。
通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压。
广泛的应用于电动机的调速和阀门控制,比如电动车电机调速就是使用这种方式。
脉宽调制(PWM,Pulse Width Modulation)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术,广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。
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。
关键词:PWM;电力;计算机关于PWM技术基本原理:采样控制理论中有一个重要的理论: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。
冲量即指窄脉冲的面积。
这里所说的效果基本相同,是指环节的输出响应波形基本相同。
如果把各输入波形用傅里叶变换分析,则其低频段非常接近,仅在高频略有差异。
(面积等效原理)这是PWM控制技术的重要基础理论。
特点:开关电源一般都采用脉冲宽度调制(PWM)技术,其特点是频率高、效率高、功率密度高、可靠性高。
然而,由于其开关器件工作在高频通断状态,高频的快速瞬变过程本身就是一电磁骚扰(EMD)源,它产生的EMI信号有很宽的频率范围,又有一定的幅度。
若把这种电源直接用于数字设备,则设备产生的EMI信号会变得更加强烈和复杂。
优点:PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的,在进行数模转换。
可将噪声影响降到最低。
对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点,而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。
从模拟信号转向PWM可以极大地延长通信距离。
pwm控制的直流电动机调速系统的学位论文
中国地质大学长城学院本科毕业设计题目PWM控制的直流电动机调速系统的设计系别信息工程系学生姓名刘军专业电气工程及其自动化学号04309139指导教师王新旺职称讲师2013 年 5 月20 日PWM控制的直流电动机调速系统设计摘要直流电机具有良好的线性调速特性,简单的控制性能,启动转矩大,能在宽广的范围内平滑、经济地调速,转速控制容易,调速后效率很高。
转速是直流电机运行中的一个重要物理量,如何准确、快速测量出电机转速,并且实现对电机的调速在实际工作中具有非常大的使用价值。
直流电机具有非常好的调速性能,目前,在一些对调速性能要求比较严格的场合中,主要使用的还是直流调速系统。
本设计是以单片机AT89C51和L298控制的直流电机PWM调速系统。
利用AT89C51芯片进行低成本直流电动机控制系统的设计,能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。
系统实现对电机的正转、反转、急停、加速、减速的控制,以及PWM的占空比在LED上的实时显示。
关键词:直流电机;转速;AT89C51;L298;PWM调速ABSTRACTDC motor has a good startup performance and speed characteristics, it is characterized by starting torque, maximum torque, in a wide range of smooth, economical speed, speed, easy control, speed control after the high efficiency.Speed is an important physical quantity in the operation of the DC motor, how to accurately and quickly measure the motor speed, and to achieve in practical work with a very large value in use of the motor speed control. DC motor has very good speed performance, in some occasions more stringent requirements on the speed performance, the main use of the DC speed control system.This design is DC motor PWM speed control system which is based on single chip microcomputer AT89C51 and L298 to control. Using AT89C51 chip to design the low-cost dc motor control system, which can simplify the system structure, reduce the system cost, enhance the system performance, meet the needs of more applications. System control the move forward, reverse, stop, acceleration and deceleration of the motor, and PWM duty ratio in real-time display on LED.Keywords:DC Motor;Speed;AT89C51;L298;PMW Speed Automatic目录1绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2国内外发展现状 (1)1.3设计目的和意义 (2)2直流电动机调速的概述 (4)2.1直流电机调速原理 (4)2.2直流调速系统实现方式 (5)2.3控制程序设计 (5)3总体设计方案 (7)3.1设计思路 (7)3.2总体设计规划 (7)3.3系统框架设计 (8)4系统硬件设计 (9)4.1系统基本组成 (9)4.1.1硬件模块组成 (9)4.1.2单片机整个控制模块 (9)4.2单片机AT89C51简介 (9)4.3复位电路及时钟电路 (11)4.5 LED数码管显示 (13)4.5.1 LED简介 (13)4.5.2 LED数码管和单片机的连接 (14)4.6独立键盘控制模块 (14)5系统的软件设计 (16)5.1系统软件设计分析 (16)5.2系统程序设计分析 (17)5.2.1主程序设计 (17)5.2.2按键延时程序 (19)5.2.3中断子程序 (19)5.3PWM脉宽控制 (20)5.4仿真图 (21)5.5仿真结果分析 (21)结论 (24)参考文献 (25)致谢 (26)附录 (27)1绪论1.1研究背景在现代化工业中,电动机作为电能转换的传动装置被广泛应用于国防、石油化学、机械、冶金等工业部门中,随着对生产工艺、产品质量的要求不断提高和供应量的增长,越来越多的生产机械要求能实现自动调速。
基于PWM技术的开关电源的设计毕业论文(设计).doc.doc
基于PWM技术队开关电源的设计开关电源摒弃与工频变压器,电源在电力电子器件在关闭状态下工作,传统的开关电源,整体效率是非常高的。
由于其体积小,重量轻,效率高,因而发展十分迅速增长的应用范围。
本文是电流开关电源设计的发展趋势完成后, 建立一个反激式转换器主电路设计输入整流/滤波部分,控制器,输出整流滤波电路,反馈网络,启动和电源集成电路和保护电路,然后结合这些部分来完成系统的设计。
低成本,高精度的电路设计。
UC3844是一种高性能的固定频率电流模式控制器。
集成电路的特征在于振荡器,温度补偿的参考,高增益误差放大器,电流检测比较器,和高电流图腾柱输出,它非常适合用于驱动功率MOSFET。
这个开关电源可用于AV85-240V输入电子产品。
这个特殊的开关电源可以提供25-150W的功率输出,它可以在办公室小型分组交换机(PBX)等产品中使用。
关键词:开关电源;PWM;反激变换器PWM switching power supply design technology basedAbstract:The switching power supply has cancelled the conversion depressor that traditional power sources adopt. In power supply,electronic device works in soft switch condition,so the entire efficiency to be very high. Because the volume is small,the weight is light and the efficiency high thus it develops extremely rapidly,the application of the soft switching power supply expands day by day. This paper is a combination of current trends switching power supply design is completed,the paper is mainly built using fly-back converter main circuit.The design consists of six parts:input rectifier /filter section,controller,output rectifier and filter circuit,feedback network,start-up and integrated power supply circuit and protection circuit, then these parts together to complete the system design The circuit design of low cost and high accuracy.UC3844 is a high performance fixed frequency current mode controller,The IC features,with the oscillator, temperature compensated reference,high gain error amplifier, current comparator and high current sampling totem pole output,is ideal for driving power MOSFET devices. This switching power supply can be used for AV85 〜240V input of electronic products. This particular switching power supply can provide 25 〜150W output power, can be used in the office of small packet switches (PBX) and other products.Key Word: Switch Power Supply; PWM; Fly-back converter第1章绪论 (1)1.1开关电源的发展状况 (1)1.2我国开关电源历程 (2)1.3开关电源的技术发展趋势 (3)1.4本文研究的目的 (5)第2章开关电源原理分析 (6)2.1开关电源基木工作原理 (6)2.2开关电源的分类 (6)2.3开关电源的优缺点 (8)2.3.1开关电源的优点 (8)2.3.2开关电源的缺点 (8)2.4 1)觀开关电源的基本原理 (9)第3章方案选择与经济性分析 (11)3.1电容充电器的种类介绍 (11)3.2反激变换器工作原理 (12)3.2.1DCM模式下的反激变换器原理与基本关系 (13)3.2.2CCM模式卜'的基本原理与基本关系 (17)3.3其他各种隔离式变换器的工作原理与比较 (18)3.3. 1正激电路 (18)3.3.2推挽电路 (20)3.3.3半桥电路 (21)第4章电源系统设计 (23)4.1技术指标及主要参数计算 (24)4.2输入整流器/滤波器部分的设计 (26)4.2. 1 EMI 滤波器 (27)4. 2.2浪涌抑制部分 (27)4.2.3单相桥式整流电路和电容滤波电路 (27)4.3控制器 (30)4.4反馈网络 (35)4.5启动和集成供电电路的设计 (36)4.6保护电路 (37)组仑 (39)翻、t (40) (41)第1章绪论1.1开关电源的发展状况开关电源电力电子技术属于他的使用功率变换器通过电源转换电能的转换, 他能满足各种电源的要求。
毕业设计(论文)-单片机控制的PWM直流电机调速系统设计
毕业设计(论文)-单片机控制的PWM直流电机调速系统设计毕业设计(论文)单片机控制的PWM直流电机调速系统设计摘要直流电机是人类最早发明和应用的一种电机。
随着时代的发展,数字电子技术已经普及到我们生活、工作、科研各个领域。
并且在各类机电系统中,由于直流电机具有良好的启动、制动和调速性能,直流电机调速系统已广泛应用于工业、航天领域的各个方面,最常用的直流技术是脉宽调制(PWM)直流调速技术,具有调速精度高,响应速度快,调速范围宽和损耗低的特点。
而利用计算机数字控制也成了直流调速的一种手段,数字控制系统硬件电路的标准化程度高,控制软件能够进行复杂运算,可以实现不同于一般线性调节的最优化、自适应、非线性、智能化等控制规律。
本设计主要介绍了使用微控制器AT89S51的直流电机调速系统。
论文主要介绍了直流电机调速系统的意义、基于单片机控制的PWM直流电机调速方法和PWM基本工作原理以及实现方法,通过对占空比的计算达到精确调速的目的。
主电路主要采用四个小键盘控制AT89S51单片机,将数据传输给单片机并产生脉宽调制信号,然后通过电机驱动芯片L298对小型直流电机进行控制。
本设计还附加了由霍尔开关CS3020、AT89S51单片机、74LS47七段数码管译码芯片和四位LED构成转速检测显示电路。
通过按键的调试可以实现控制直流电机启动、停止、方向和速度。
设计的整个系统,采用了大量的集成电路模块,大大简化了硬件电路,提高了系统的可靠性和稳定性。
最后在软件方面,介绍了主程序、键盘扫描子程序、PWM信号发生程序、测速子程序和显示子程序的编写思路以及具体的程序实现。
关键词单片机AT89S51;直流电机;脉宽调制;转速检测I毕业设计(论文)The Design of PWM Controlled DC Motor SpeedControl System Based On Single ChipAbstractThe DC motor is a kind of motors which was the first invented and applied by human. Along with the development of the ages, the numerical electronics technique has been already made widely available to our life, work, research, each realm. In all kinds of mechanical of speed, due to the DC motor has a good start, brake and the performance of speed, DC motor control system has been widely used in industry, space flight, most commonly used DC speed control technology is a pulse width modulation (PWM) DC speed control technology, which has a high precision, fast response time, high speed range and width of the low loss. The use of computer digital control has become a kind of method of DC speed control system, the hardware circuit of a high degree of standardization, control software to carry out complex operation can be realized,different from the general linear optimization and adjustment of the adaptive, nonlinear, intelligent control low.A speed governing system of DC motor by using AT89S51microcontroller is mainly introduced in my design. This paper introducesthe significance of a speed governing system of DC motor, a kind of method of DC motor speed modification, based on PWM theory by the SCM, the basic theory and the way to implement. Through the computation achieves the precise velocity modulation again to the duty factor the goal. The main circuit is adopted four keypads to control AT89S51 mainly, convey data to AT89S51 produce the signal of Pulse Width Modulation and then, control the DC motor through the electrical machinery L298. This design still is added the circuit of rotational speed measuring and showing formed by CS3020 Hall’sswitch, AT89S51, 74LS47, and four LED. Through the adjustment of the button can control effectively the DC motor of the start and stop, direction and speed. The designII毕业设计(论文)of the whole system has been used the massive integrated circuit module, which can be used to simplify the hardware electric circuit greatly, improve the system reliability, stability.Finally in the software, the main routine, keyboard scan subroutine, PWM signal producing subroutine, velocity measurement subroutine and the demonstration subroutine compilation as well as the specific program are introduced.Keywords SCM AT89S51; DC motor; PWM; Measurement of rotating speed III毕业设计(论文)目录第1章绪论 ..................................................................... .........................................................................11.1 课题研究的背景 ..................................................................... ................................................... 1 1.2 课题研究的目的及意义 ..................................................................... ....................................... 1 1.3 国内外电机控制的研究现状及发展 ..................................................................... ................... 2 1.4 PWM变频调速发展前景 ..................................................................... . (4)1.4.1 异步电动机的调速方法 ..................................................................... . (4)1.4.2 同步电动机的调速方法 ..................................................................... . (5)1.4.3 PWM变频调速 ............................................................................................................... 51.5 课题研究内容及目标 ..................................................................... ........................................... 6 1.6 本章小结...................................................................... .. (7)第2章直流电机调速系统设计 ..................................................................... ......................................... 8 2.1 系统总体方案设计 ..................................................................... .. (8)2.1.1 设计思路 ..................................................................... . (8)2.1.2 总体方案比较与选择 ..................................................................... .. (8)2.1.3 电机调速控制模块方案比较与选择 ..................................................................... .. (9)2.2 基本原理分析 ..................................................................... .. (10)2.2.1 直流电机的调速原理 ..................................................................... (10)2.2.2 直流电机PWM调速原理 ..................................................................... . (11)2.2.3 霍尔效应和原理简介 ..................................................................... .............................. 12 2.3 系统各模块方案的比较与选择 ..................................................................... . (13)2.3.1 键盘的选择 ..................................................................... . (13)2.3.2 显示方式的选择 ..................................................................... .. (14)2.3.3 电机驱动芯片的选择 ..................................................................... (15)2.3.4 测速传感器的选择 ..................................................................... .................................. 16 2.4 系统硬件组成 .......................................................................................................................... 17 2.5 本章小结...................................................................... (17)第3章硬件系统设计 ..................................................................... . (18)3.1 AT89S51单片机特性及管脚说明 ..................................................................... ...................... 183.2 直流电源部分 ..................................................................... ..................................................... 20 3.3 PWM波形发生原理 ..................................................................... ........................................... 21 3.4 电机驱动电路 ..................................................................... ..................................................... 21 3.5 键盘部分...................................................................... (24)3.6 LED显示部分 ..................................................................... ..................................................... 24 3.7 测速部分...................................................................... (25)3.8 复位电路和时钟电路 ..................................................................... ......................................... 27 3.9 整体电路设计 ..................................................................... ..................................................... 28 3.10 本章小结 ..................................................................... .. (28)第4章软件系统的论述 ..................................................................... ................................................... 29 4.1 主程序...................................................................... . (29)IV毕业设计(论文)4.2 键盘扫描子程序 ..................................................................... . (29)4.3 PWM信号发生程序 ..................................................................... . (31)4.4 测速子程序 ..................................................................... (32)4.5 显示子程序 ..................................................................... (34)4.6 本章小结...................................................................... (35)结论 ..................................................................... ........................................................................ (36)致谢 ..................................................................... ........................................................................ (37)参考文献 ..................................................................... .. (38)附录A 译文 ..................................................................... (39)一种用于CMOS集成宽量程的电阻式气敏传感器的高精度温度控制系统 (39)附录B 外文原文 ..................................................................... . (57)附录C 硬件电路原理图 ..................................................................... ................................................. 73 附录D PCB版图及PCB预览图 ..................................................................... ................................... 74 附录E 立体电路图 ..................................................................... (75)附录F 程序清单...................................................................... . (76)V毕业设计(论文)第1章绪论1.1 课题研究的背景直流电机是最常见的一种电机,它已经广泛应用于交通、机械、化工、航空等领域中。
pwm 舵机控制
pwm 舵机控制题目:PWM 舵机控制技术论文摘要:本论文主要探讨了PWM(脉宽调制)技术在舵机控制中的应用。
首先介绍了舵机的基本原理和分类,接着详细阐述了PWM技术的原理和特点。
然后,通过PWM信号的生成和控制电路的设计,实现了对舵机旋转角度的精确控制。
最后,对PWM舵机控制技术的优势和应用前景进行了分析和总结。
第一章引言1.1 研究背景近年来,舵机作为一种常用的位置控制元件,在机器人技术、航空航天等领域得到广泛应用。
为了实现对舵机旋转角度的精确控制,PWM技术被广泛采用。
1.2 研究目的本论文旨在探讨PWM舵机控制技术的原理和应用,为相关领域的研究和实践提供参考。
第二章舵机工作原理和分类2.1 舵机工作原理舵机是一种将电信号转化为机械运动的装置。
其基本工作原理是通过接收控制信号,控制电机旋转至特定角度。
2.2 舵机分类根据控制方式和结构形式,舵机可以分为开环舵机和闭环舵机、模拟舵机和数字舵机等多种类型。
第三章 PWM技术原理和特点3.1 PWM技术原理PWM技术是通过改变信号的占空比,将模拟信号转化为脉冲信号的一种技术。
其基本原理是在一个时间周期内,通过改变脉冲高电平的持续时间,来控制输出信号的幅度。
3.2 PWM技术特点PWM技术具有精确性高、可靠性好、成本低等优点,适用于对舵机旋转角度要求较高的应用场景。
第四章 PWM舵机控制的设计与应用4.1 PWM信号的生成通过使用单片机或专用PWM控制芯片,可以生成具有不同占空比的PWM信号,用于控制舵机旋转角度。
4.2 控制电路的设计根据舵机的控制电压和信号输入要求,设计相应的电路,将PWM信号转化为舵机的控制信号。
4.3 实验结果与分析通过实验验证了PWM舵机控制的可行性,数据分析表明,PWM舵机控制技术在精确控制舵机旋转角度方面具有较高的准确性和稳定性。
结论本文详细介绍了PWM舵机控制技术的原理和应用,并通过实验验证了其可行性。
PWM舵机控制技术具有精确性高、可靠性好的优点,可以广泛应用于机器人技术、航空航天等领域。
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:本论文针对直流调速系统,采用脉宽调制(PWM)技术进行控制。
首先介绍了直流调速系统的原理和应用领域。
然后详细讨论了PWM控制技术的基本原理和特点。
接着,设计了基于PWM控制的直流调速系统,并进行了仿真验证。
最后,结合仿真结果,对该系统的性能进行评估和分析。
关键词:PWM控制,直流调速系统,仿真一、引言直流调速系统是一种常见的电机调速系统,广泛应用于工业生产和生活中的各个领域。
在直流调速系统中,PWM控制技术被广泛应用于电机的调速控制。
PWM控制技术通过调节脉冲宽度来改变电机的输入电压和电流,从而实现对电机的调速控制。
本论文将对PWM控制直流调速系统进行设计和仿真。
二、PWM控制技术的基本原理和特点PWM控制技术通过将输入电压和电流分解为一系列矩形脉冲信号来控制电机的输出功率。
在每个脉冲周期内,通过改变脉冲的宽度来调节电机的输出功率。
PWM控制技术具有精度高、响应快、效率高等优点,能够实现对电机的精确调速控制。
三、PWM控制直流调速系统的设计在设计PWM控制直流调速系统时,首先需要确定电机的参数和性能要求。
然后,选择适当的PWM控制器和电路结构,设计出满足要求的调速系统。
在设计过程中,需要考虑电机的转速范围、负载特性、控制精度等因素。
设计中,可以采用PID控制器来实现对电机的闭环控制。
PID控制器通过根据误差信号改变输出信号的比例、积分和微分部分来调节电机的转速。
通过调节PID参数,可以实现对电机转速的精确控制。
四、仿真验证为了验证设计的PWM控制直流调速系统的性能,进行了仿真实验。
在仿真实验中,使用Matlab/Simulink进行建模和仿真。
仿真结果表明,PWM控制直流调速系统能够实现对电机的精确控制。
通过调节PID参数,可以实现电机转速的快速响应和稳定运行。
五、性能评估和分析根据仿真结果,评估和分析了PWM控制直流调速系统的性能。
结果显示,该系统具有良好的转速响应和稳定性。
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PWM控制技术论文西安科技大学电气与控制工程学院电气工程及其自动化1401班赵蕾 14060601022016年6月12日PWM控制技术赵蕾(电气与控制工程学院电气1401班 1406060102)简介:PWM(Pulse Width Modulation)控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。
即通过对一系列脉冲的宽度进行调制,来等效地获得所需的波形(含形状和幅值)。
通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压。
广泛的应用于电动机的调速和阀门控制,比如电动车电机调速就是使用这种方式。
脉宽调制(PWM,Pulse Width Modulation)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术,广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。
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。
关键词:PWM;电力;计算机关于PWM技术基本原理:采样控制理论中有一个重要的理论: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。
冲量即指窄脉冲的面积。
这里所说的效果基本相同,是指环节的输出响应波形基本相同。
如果把各输入波形用傅里叶变换分析,则其低频段非常接近,仅在高频略有差异。
(面积等效原理)这是PWM控制技术的重要基础理论。
特点:开关电源一般都采用脉冲宽度调制(PWM)技术,其特点是频率高、效率高、功率密度高、可靠性高。
然而,由于其开关器件工作在高频通断状态,高频的快速瞬变过程本身就是一电磁骚扰(EMD)源,它产生的EMI信号有很宽的频率范围,又有一定的幅度。
若把这种电源直接用于数字设备,则设备产生的EMI信号会变得更加强烈和复杂。
优点:PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的,在进行数模转换。
可将噪声影响降到最低。
对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点,而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。
从模拟信号转向PWM可以极大地延长通信距离。
由于PWM可以同时实现变频变压反抑制谐波的特点。
由此在交流传动及至其它能量变换系统中得到广泛应用。
PWM控制技术大致可以分为三类:●正弦PWM(包括电压、电流或磁通的正弦为目标的各种PWM方案,多重PWM也应归于此类)。
正弦PWM已为人们所熟知。
旨在改善输出电压、电流波形、降低电源系统谐波的多重PWM 技术在大功率变频器中有其独特的优势。
●优化PWM优化PWM所追求的是实现电流谐波畸变率(THD)最小、电压利用率最高、效率最优,及转矩脉动最小以及其它特定优化目标。
●随机PWMSPWM(正弦脉宽调制)引言:工程实际中应用最多的是正弦PWM法(简称SPWM),它是在每个周期内输出若干个宽窄不同的矩形脉冲波,每一矩形波的面积近似对应正弦波各相应每一份的正弦波形下的面积可用一个与该面积相等的矩形来代替,于是正弦波形所包围的面积可用这N个等幅不等宽的矩形脉冲面积来等效。
各矩形脉冲的宽度可自由理论计算得出,但在实际应用中常由正弦调制波和三角形载波相比较的方式来确定脉冲:因为等腰三角形波的宽度自上向下是线性变化的,所以当它与某一光滑曲线相交时,可得到一组幅值不变而宽度正比于该曲线函数值的矩形脉冲。
若使脉冲宽度与正弦函数值成比例,则也可以生成SPWM波形。
在进行脉宽调制时,使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。
当正弦值为最大值时,脉冲的宽度也最大,而脉冲间的间隔则最小。
反之,当正弦值较小,脉冲的宽度也小,而脉冲间的间隔则较大,这样的电压脉冲系列可以使负载电流中的高次谐波成分大为减小,称为正弦波脉冲调制。
1.单极性SPWM法(1)调制波和载波:曲线①是正弦调制波,其周期决定于需要的调频比kf,振幅值决定于ku,曲线②是采用等腰三角波的载波,其周期决定于载波频率,振幅不变,等于ku=1时正弦调制波的振幅值,每半周期内所有三角波的极性均相同(即单极性)。
调制波和载波的交点,决定了SPWM脉冲系列的宽度和脉冲音的间隔宽度,每半周期内的脉冲系列也是单极性的。
(2)单极性调制的工作特点:每半个周期内,逆变桥同一桥臂的两个逆变器件中,只有一个器件按脉冲系列的规律时通时断地工作,另一个完全截止;而在另半个周期内,两个器件的工况正好相反,流经负载ZL的便是正、负交替的交变电流。
图:单极性SPWM2.双极性SPWM法(1)调制波和载波:双极型控制则是指在输出波形的半周期内,逆变器同一桥壁中的两只元件均处于开关状态,但他们之间的关系是互补的,即通断状态彼此是相反交替的。
这样输出波形在任何半周期内都会出现正、负极性电压交替的情况,故称之为双极性控制。
与单极性控制方式相比,载波和控制波都变成了有正、负半周的交流方式,其输出矩形波也是任意半周中均出现正负交替的情况。
调制波仍为正弦波,其周期决定于kf,振幅决定于ku,中曲线①,载波为双极性的等腰三角波,其周期决定于载波频率,振幅不变,与ku=1时正弦波的振幅值相等。
调制波与载波的交点决定了逆变桥输出相电压的脉冲系列,此脉冲系列也是双极性的,但是,由相电压合成为线电压(uab=ua-ub;ubc=ub-uc;uca=uc-ua)时,所得到的线电压脉冲系列却是单极性的。
(2)双极性调制的工作特点:逆变桥在工作时,同一桥臂的两个逆变器件总是按相电压脉冲系列的规律交替地导通和关断,毫不停息,而流过负载ZL的是按线电压规律变化的交变电流。
图:双极性SPWM 波形SPWM生成方法:正弦脉宽调制波(SPWM)的生成方法可分为硬件电路与软件编程两种生成方式。
可用模拟电路构成三角波载波和正弦调制波发生电路,用比较器来确定它们的交点,在交点时刻对功率开关器件的通断进行控制,就可以生成SPWM波形。
但这种模拟电路结构负载,难以实现精确的控制。
微机控制技术的发展使得用软件生成的SPWM波形变得比较容易,因此,目前SPWM 波形的生成和控制多用微机来实现。
实施要求:(1)必须实时地计算调制波(正弦波)和载波(三角波)的所有交点的时间坐标,根据计算结果,有序地向逆变桥中各逆变器件发出“通”和“断”的动作指令。
(2)调节频率时,一方面,调制波与载波的周期要同时改变(改变的规律本文不作介绍);另一方面,调制波的振幅要随频率而变,而载波的振幅则不变,所以,每次调节后,所交点的时间坐标都必须重新计算。
要满足上述要求,只有在计算机技术取得长足进步的20世纪80年代才有可能,同时,又由于大规模集成电路的飞速发展,迄今,已经有能够产生满足要求的SPWM波形的专用集成电路了。
应用简介具体应用:SA8281型SPWM波发生器原理及在变频器中的应用脉宽调制技术通过一定的规律控制开关元件的通断,来获得一组等幅而不等宽的矩形脉冲波形,用以近似正弦电压波形。
脉宽调制技术在逆变器中的应用对现代电力电子技术以及现代调速系统的发展起到极大的促进作用。
近几年来,由于场控自关断器件的不断涌现,相应的高频SPWM(正弦脉宽调制)技术在电机调速中得到了广泛应用。
SA8281是MITEL公司推出的一种用于三相SPWM波发生和控制的集成电路,它与微处理器接口方便,内置波形ROM及相应的控制逻辑,设置完成后可以独立产生三相PWM波形,只有当输出频率或幅值等需要改变时才需微处理器的干预,微处理器只用很少的时间控制它,因而有能力进行整个系统的检测。
保护和控制等。
基于SA8281和89C52的变频器具有电路简单。
功能齐全。
性能价格比高。
可靠性好等优点。
单片机生成:市场上使用的很多单片机都有生成SPWM控制波形的功能,该生成波形外接驱动电路即可驱动功率桥,达到逆变的目的。
应该说,只要具有PWM模块和定时器模块的单片机都可以完成此任务。
具体实现即首先将正弦表赋值给数组。
然后PWM波形发生模块每个PWM周期进入中断,在ISR中按照正弦表更改PWM比较器的值,依次循环即可。
总结:SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的,目前应用较广泛的PWM法。
它是在PWM的基础上改变了调制的脉冲方式,脉冲宽度时间占空比按正弦规律排列,这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。
它广泛的应用于直流交流逆变器等,三相SPWM是使用SPWM 模拟市场的三相输出,在变频领域被广泛的采用。
SVPWM(空间矢量脉宽调制)引言:SVPWM是近年发展的一种比较新颖的控制方法,是由三相功率逆变器的六个功率开关元件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波,能够使输出电流波形尽可能接近于理想的正弦波形。
空间电压矢量PWM与传统的正弦PWM不同,它是从三相输出电压的整体效果出发,着眼于如何使电机获得理想圆形磁链轨迹。
SVPWM技术与SPWM相比较,绕组电流波形的谐波成分小,使得电机转矩脉动降低,旋转磁场更逼近圆形,相对于传统的SPWM方法,其功率器件的开关次数可减少1/3,直流电压利用率可提高15%,转矩脉动小、噪声低,谐波抑制效果好,且易于数字化实现。
SVPWM的主要思想是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准,以三相逆变器不同开关模式作适当的切换,从而形成PWM波,以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。
传统的SPWM方法从电源的角度出发,以生成一个可调频调压的正弦波电源,而SVPWM方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑,模型比较简单,也便于微处理器的实时控制。
原理:SVPWM的原理是利用逆变器各桥臂开关控制信号的不同组合,使逆变器的输出电压矢量的运行轨迹尽可能接近圆形。
SVPWM技术应用于交流调速系统中不但改善了脉宽调制((PWM)技术存在电压利用率偏低的缺点,而且具有转矩脉动小、噪声低等优点。
普通的三相全桥是由六个开关器件构成的三个半桥。
这六个开关器件组合起来(同一个桥臂的上下半桥的信号相反)共有8种安全的开关状态. 其中000、111(这里是表示三个上桥臂的开关状态)这两种开关状态在电机驱动中都不会产生有效的电流。
因此称其为零矢量。
另外6种开关状态分别是六个有效矢量。
它们将360度的电压空间分为60度一个扇区,共六个扇区,利用这六个基本有效矢量和两个零量,可以合成360度内的任何矢量。
当要合成某一矢量时先将这一矢量分解到离它最近的两个基本矢量,而后用这两个基本矢量去表示,而每个基本矢量的作用大小就利用作用时间长短去代表。
用电压矢量按照不同的时间比例去合成所需要的电压矢量。
从而保证生成电压波形近似于正弦波。
在变频电机驱动时,矢量方向是连续变化的,因此我们需要不断的计算矢量作用时间。
为了计算机处理的方便,在合成时一般是定时器计算(如每0.1ms计算一次)。
这样我们只要算出在0.1ms内两个基本矢量作用的时间就可以了。
由于计算出的两个时间的总和可能并不是0.1ms(比这小),而那剩下的时间就按情况插入合适零矢量。