直流电动机调速设计
直流电动机调速设计
综述直流电机是人类最早发明的和应用的一种电机。
与交流电机相比，直流电机因结构复杂、维护困难、价格较贵等缺点制约了它的发展，应用不如交流电机广发。
但由于直流电动机具有优良的起动、调速和制动性能，因此在工业领域中仍占有一席之地。
随着电力电子技术的发展，直流发电机虽有可能被可控整流电源取代的趋势，但从供电的质量和可靠性来看，直流发电机仍具有一定的优势，因此在某些场合，例如化学工业中的电镀、电解等设备，直流电焊机和某些大型同步电机的励磁电源仍然使用直流发电机作为供电电源。
直流电动机主要分为四类:1他励直流电动机，2并励直流电动机，3串励直流电动机，4复励直流电动机。
本文对他励直流电动机的调速进行设计，主要介绍了他励直流电动机的调速原理以及调速方法。
1 直流电动机调速原理1.1直流电动机的定义输入为直流电能的旋转电动机，称为直流电动机，它是能实现直流电能向机械能转换的电动机。
1.2直流电动机的基本结构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。
图1-1直流电动机的基本结构1—直流电机总图；2—后端盖；3—通风器；4—定子总图；5—转子（电枢）总图；6—电刷装置；7—前端盖。
1.3直流电动机的工作原理直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。
课程设计--直流电机调速控制系统设计
课程设计--直流电机调速控制系统设计指导教师评定成绩：审定成绩：**********课程设计报告设计题目：直流电机调速控制系统设计学校：********************学生姓名：**********专业：********************班级：***********学号：**************指导教师：*****************8设计时间：2013 年12 月目录引言 (3)一、直流电动机的工作原理 (4)二、直流电动机的结构 (5)三、直流电动机的分类 (6)四、电动机的机械特性 (7)五、他励直流电动机起动 (10)六、他励直流电动机的调速方法 (11)七、PWM调制电路 (14)八、H桥驱动电路 (14)九、直流电动机调速控制系统设计 (15)十、心得体会 (22)附录参考文献 (23)课程设计任务书 (23)引言现代工业生产中，电动机是主要的驱动设备，目前在直流电动机拖动系统中已大量采用晶闸管(即可控硅)装置向电动机供电的KZ—D拖动系统，取代了笨重的发电动一电动机的F—D系统，又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。
直流电机调速基本原理是比较简单的（相对于交流电机），只要改变电机的电压就可以改变转速了。
改变电压的方法很多，最常见的一种PWM脉宽调制，调节电机的输入占空比就可以控制电机的平均电压，控制转速。
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，到目前为止，已经出现了多种PWM控制技术。
简述直流电动机的调速方法。
简述直流电动机的调速方法。
直流电动机是一种无刷直流电机,其工作原理基于电枢的旋转,其调速方法
主要有以下几种:
1. 电阻调速:将直流电动机接入电阻器中,通过改变电阻的大小来控制电动机的转速。
这种方法的优点是调速范围宽,但缺点是调速效率低,而且电阻器易损坏。
2. 电容调速:在直流电动机的转轴上加装电容,通过改变电容的大小来控制电动机的转速。
这种方法的优点是调速效率高,但缺点是需要较大的电容,而且容易引起电动机故障。
3. 串激调速:在直流电动机的转轴上串联一个电阻和一个电感,通过改变它们的相对大小来控制电动机的转速。
这种方法的优点是调速范围宽,但缺点是需要复杂的电路,而且容易引起电动机故障。
4. 反相调速:在直流电动机的转轴上加装一个电容器和一个电阻,通过改变它们的相对大小来控制电动机的转速。
这种方法的优点是调速效率高,但缺点是需要较大的电容器,而且容易引起电动机故障。
除了以上几种调速方法外,还有一些其他的方法,例如脉冲调速、积分调速等。
这些方法在实际应用中要根据具体情况选择使用。
直流电动机的调速方法的选择应该考虑到调速范围、调速效率、电动机的性能和稳定性等因素。
在实际应用中,需要根据具体的情况和要求选择合适的调速方法。
直流电动机双闭环调速系统设计
1 设计方案论证电流环调节器方案一，采用PID调节器，PID调节器是最理想的调节器，能够平滑快速调速，但在实际应用过程中存在微分冲击，将对电机产生较大的冲击作用，一般要小心使用。
方案二，采用PI调节器，PI调节器能够做到无静差调节，且电路较PID调节器简单，故采用方案二。
转速环调节器方案一，采用PID调节器，PID调节器是最理想的调节器，能够平滑快速调速，但在实际应用过程中存在微分冲击，将对电机产生较大的冲击作用，一般要小心使用。
方案二，采用PI调节器，PI调节器能够做到无静差调节，且电路较PID调节器简单，故采用方案二。
2双闭环调速控制系统电路设计及其原理综述随着现代工业的开展，在调速领域中，双闭环控制的理念已经得到了越来越广泛的认同与应用。
相对于单闭环系统中不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程的弱点。
双闭环控制那么很好的弥补了他的这一缺陷。
双闭环控制可实现转速和电流两种负反应的分别作用，从而获得良好的静，动态性能。
其良好的动态性能主要表达在其抗负载扰动以及抗电网电压扰动之上。
正由于双闭环调速的众多优点，所以在此有必要对其最优化设计进展深入的探讨和研究。
本次课程设计目的就是旨在对双闭环进展最优化的设计。
整流电路本次课程设计的整流主电路采用的是三相桥式全控整流电路，它可看成是由一组共阴接法和另一组共阳接法的三相半波可控整流电路串联而成。
共阴极组VT1、VT3和VT5在正半周导电，流经变压器的电流为正向电流；共阳极组VT2、VT4和VT6在负半周导电，流经变压器的电流为反向电流。
变压器每相绕组在正负半周都有电流流过，因此，变压器绕组中没有直流磁通势，同时也提高了变压器绕组的利用率。
三相桥式全控整流电路多用于直流电动机或要求实现有源逆变的负载。
为使负载电流连续平滑，有利于直流电动机换向及减小火花，以改善电动机的机械特性，一般要串入电感量足够大的平波电抗器，这就等同于含有反电动势的大电感负载。
三相桥式全控整流电路的工作原理是当a=0°时的工作情况。
他励直流电动机的调速【精品-PDF】
他励直流电动机的调速【精品-PDF】直流电动机是一种重要的电动机类型，广泛应用于各种机械和工业设备中。
直流电动机有广泛的应用范围，从家用电器到工业机械，都有其使用的市场。
直流电动机的特点是其调速性能非常优越，可以实现比其他电动机更好的速度控制。
因此，在各种应用中，调速技术是直流电动机使用中关键的一个因素。
本文将重点介绍直流电动机的调速技术，包括直流电动机的调速控制器、调速方法以及相关技术应用等方面的内容，以帮助读者了解直流电动机和其调速技术。
一、直流电动机及其调速直流电动机是一种可以将电能转换为机械能、实现运动的电动机，其构造简单，使用方便，广泛应用于各种机械和工业设备中。
直流电动机的转速高、速度调节范围大，并且可以实现快速反应，因此被用于需要精确控制转速的系统中。
直流电动机有以下几个特点：（1）调速性能好：直流电动机的转速可以通过改变电枢电流大小或改变励磁电流大小调节，因此其调速性能非常优越，可以实现比其他电动机更好的速度控制。
（2）启动性能好：直流电机启动时，电枢和励磁电流都比较小，在其转速上升之前可以承受一段时间较大的负载，具有启动性能好的特点。
（3）负载能力强：直流电机的负载能力强，可承受瞬时负载、过载和其他恶劣的工况条件。
（4）电机效率高：直流电机效率高，因为在高负载时，电机磁通强、因而转子铜损耗小，从而水平轴的效率高。
直流电动机可以通过两种方式进行调速：改变电枢电流大小、改变励磁电流大小。
（1）改变电枢电流大小当直流电机的励磁电流保持不变时，电枢电流决定了电机的转矩大小，从而对电机的速度和负载产生影响。
当电枢电流增加时，可以增加电机的转矩和速度，当电枢电流减小时，可以降低电机的转矩和速度。
3.直流电动机的调速控制器为了控制直流电动机的转速，需要使用一个调速控制器。
调速控制器是电子电路装置，以实现直流电动机的调速控制为目的，能够根据需求变化，控制直流电机的运行状态和输出功率。
例如，当直流电机需要解决急剧变化的工作负荷时，调速控制器可以根据工作要求，自动调节电机运行状态，以输出恰当的功率。
基于PWM控制直流电机自动调速系统设计
1 绪论1.1 课题的研究背景和意义直流电动机是最早出现的电动机，也是最早能实现调速的电动机。
长期以来，直流电动机一直占据着调速控制的统治地位。
由于它具有良好的线性调速特性，简单的控制性能，高的效率，优异的动态特性;尽管近年来不断受到其他电动机(如交流变频电机、步进电机等)的挑战，但到目前为止，它仍然是大多数调速控制电动机的优先选择。
近年来，直流电动机的结构和控制方式都发生了很大变化。
随着计算机进入控制领域以及新型的电力电子功率元件的不断出现，使采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制 (PulseWidthModulation，简称PWM)控制方式已成为绝对主流。
这种控制方式很容易在单片机控制中实现，从而为直流电动机控制数字化提供了契机。
五十多年来，直流电气传动经历了重大的变革。
首先，实现了整流器件的更新换代，从50年代的使用己久的直流发电机一电动机组(简称G-M系统)及水银整流装置，到60年代的晶闸管电动机调速系统(简称V-M系统)，使得变流技术产生了根本的变革。
再到脉宽调制 (PulsewidthModulation)变换器的产生，不仅在经济性和可靠性上有所提高，而且在技术性能上也显示了很大的优越性，使电气传动完成了一次大的飞跃。
另外，集成运算放大器和众多的电子模块的出现，不断促进了控制系统结构的变化。
随着计算机技术和通信技术的发展，数字信号处理器单片机应用于控制系统，控制电路己实现高集成化，小型化，高可靠性及低成本。
以上技术的应用，使系统的性能指标大幅度提高，应用范围不断扩大。
由于系统的调速精度高，调速范围广，所以，在对调速性能要求较高的场合，一般都采用直流电气传动。
技术迅速发展，走向成熟化、完善化、系统化、标准化，在可逆、宽调速、高精度的电气传动领域中一直居于垄断地位[1]。
目前，国内各大专院校、科研单位和厂家也都在开发直流数字调速装置。
姚勇涛等人提出直流电动机及系统的参数辨识的方法。
该方法依据系统或环节的输入输出特性，应用最小二乘法，即可获得系统或环节的内部参数，所获的参数具有较高的精度，方法简便易行。
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。
直流电动机调速器硬件设计
直流电动机调速器硬件设计论⽂题⽬：直流电动机调速器硬件设计专业：本科⽣：（签名）＿＿＿＿指导教师：（签名）＿＿＿＿直流电动机调速器硬件设计摘要直流电动机⼴泛应⽤于各种场合,为使机械设备以合理速度进⾏⼯作则需要对直流电机进⾏调速。
该实验中搭建了基于C8051F020单⽚机的转速单闭环调速系统，利⽤PWM信号改变电动机电枢电压，并由软件完成转速单闭环PI控制，旨在实现直流电动机的平滑调速，并对PI控制原理及其参数的确定进⾏更深的理解。
实验结果显⽰，控制8位PWM信号输出可平滑改变电动机电枢电压，实现电动机升速、降速及反转等功能。
实验中使⽤霍尔元件进⾏电动机转速的检测、反馈。
期望转速则可通过功能按键给定。
当选择⽐例参数为0.08、积分参数为0.01时，电机转速可以在3秒左右达到稳定。
由实验结果知，该单闭环调速系统可对直流电机进⾏调速，达到预期效果。
关键字：直流电机， C8051F020，PWM，调速，数字式Subject: Hardware Design of Speed Regulator for DC motor Major:Name: (Signature)＿＿＿＿Instructor: (Signature) ＿＿＿＿Hardware Design of Speed Regulator for DC motorAbstractThe dc motor is a widely used machine in various occasions.The speed regulaiting systerm is used to satisfy the requirement that the speed of dc motor be controlled over a range in some applications. In this experiment,the digital Close-loop control systerm is based on C8051F020 SCM.It used PI regulator and PWM to regulate the speed of dc motor. The method of speed regulating of dc motor is discussed in this paper and, make a deep understanding about PI regulator.According to experiment ,the armature voltage can be controlled linearnized with regulating the 8 bit PWM.So the dc motor can accelerate or decelerate or reverse.In experiment, hall component is used as a detector and feed back the speed .The expecting speed can be given by key-press.With using the PI regulator,the dc motor will have a stable speed in ten seconds when choose P value as 0.8 and I value as 0.01. At last,the experiment shows that the speed regulating systerm can work as expected.Key words: dc motor,C8051F020,PWM,speed regulating,digital⽬录第⼀章绪论 (1)1.1直流调速系统发展概况 (1)1.2 国内外发展概况 (2)1.2.1 国内发展概况 (2)1.2.2 国外发展概况 (3)1.2.3 总结 (4)1.3 本课题研究⽬的及意义 (4)1.4 论⽂主要研究内容 (4)第⼆章直流电动机调速器⼯作原理 (6)2.1 直流电机调速⽅法及原理 (6)2.2直流电机PWM(脉宽调制)调速⼯作原理 (7)2.3 转速负反馈单闭环直流调速系统原理 (11)2.3.1 单闭环直流调速系统的组成 (11)2.3.2速度负反馈单闭环系统的静特性 (12)2.3.3转速负反馈单闭环系统的基本特征 (13)2.3.4转速负反馈单闭环系统的局限性 (14)2.4 采⽤PI调节器的单闭环⽆静差调速系统 (15)2.5 数字式转速负反馈单闭环系统原理 (17)2.5.1原理框图 (17)2.5.2 数字式PI调节器设计原理 (18)第三章直流电动机调速器硬件设计 (20)3.1 系统硬件设计总体⽅案及框图 (20)3.1.1系统硬件设计总体⽅案 (20)3.1.2 总体框图 (20)3.2 系统硬件设计 (20)3.2.1 C8051F020单⽚机 (20)3.2.1.1 单⽚机简介 (20)3.2.1.2 使⽤可编程定时器/计数器阵列获得8位PWM信号 (23) 3.2.1.3 单⽚机端⼝配置 (23)3.2.2主电路 (25)3.2.3 LED显⽰电路 (26)3.2.4 按键控制电路 (27)3.2.5 转速检测、反馈电路 (28)3.2.6 12V电源电路 (30)3.3硬件设计总结 (31)第四章实验运⾏结果及讨论 (32)4.1 实验条件及运⾏结果 (32)4.1.1 开环系统运⾏结果 (32)4.1.2 单闭环系统运⾏结果 (32)4.2 结果分析及讨论 (32)4.3 实验中遇到的问题及讨论 (33)结论 (34)致谢 (35)参考⽂献 (36)论⽂⼩结 (38)附录1 直流电动机调速器硬件设计电路图 (39)附录2 直流电动机控制系统程序清单 (42)附录3 硬件实物图 (57)第⼀章绪论1.1直流调速系统发展概况在现代⼯业中，电动机作为电能转换的传动装置被⼴泛应⽤于机械、冶⾦、⽯油化学、国防等⼯业部门中，随着对⽣产⼯艺、产品质量的要求不断提⾼和产量的增长，越来越多的⽣产机械要求能实现⾃动调速。
晶闸管直流电动机调速系统设计设计
晶闸管直流电动机调速系统设计目录1设计概述 (1)1.1 设计意义及要求 (1)1.2 方案分析 (1)1.2.1 可逆调速方案 (1)1.2.2 控制方案的选择 (2)2主电路的设计与分析 (3)2.1 整流电路 (3)2.2 斩波调速电路 (4)3控制电路的设计与分析 (5)3.1 触发电路的设计与分析 (6)3.2脉宽调制（PWM）控制的设计与分析 (6)3.2.1 欠压锁定功能 (7)3.2.2系统的故障关闭功能 (7)3.2.3软起动功能 (7)3.2.4 波形的产生及控制方式分析 (8)3.3 延时、驱动电路的设计 (8)3.4 ASR和ACR调节器设计 (9)3.4.1 ASR（速度调节器） (9)3.4.2 ACR（电流调节器） (10)结束语 (12)参考文献 (12)附录 (13)晶闸管直流电动机调速系统设计1设计概述1.1 设计意义及要求有许多生产机械要求电动机既能正转，又能反转，而且常常还需要快速地起动和制动，这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性，也就是说，需要可逆的调速系统。
改变电枢电压的极性，或改变励磁磁通的方向，都能够改变直流电机的旋转方向。
当电机采用电力电子装置供电时，由于电力电子器件的单向导电性，需要专用的可逆电力电子装置和自动控制系统1.2 方案分析1.2.1 可逆调速方案使电机能够四象限运行的方法有很多，可以改变直流电机电枢两端电压的方向，可以改变直流电机励磁电流的方向等等，即电枢电压反接法和电枢励磁反接法。
电枢励磁反接方法需要的晶闸管功率小，适用于被控电机容量很小的情况，励磁电路中需要串接很大的电感，调速时，电机响应速度较慢且需要设计很复杂的电路，故在设计中不采用这种方式。
电枢电压反接法可以应用在电机容量很的情况下，且控制电路相对简单电枢反接反向过程很快，在实际应用中常常采用，本设计中采用该方法。
电枢电压反接电路可以采用两组晶闸管反并联的方式，两组晶闸管分别由不同的驱动电路驱动，可以做到互不干扰。
直流电机调速方案设计
直流电机调速方案设计直流电机是将直流电能转换为机械能的电动机。
因其良好的调速性能而在电力拖动中得到广泛应用。
下面就随小编一起去阅读直流电机调速方案设计，相信能带给大家帮助。
本文以AT89S51单片机为核心，提出了基于直流电机调速与测速系统的设计方案，然后给出了系统的主电路结构，以及驱动电路设计和系统软件设计。
本方案充分利用了单片机的优点，具有频率高、响应快的特点。
直流电机是工业生产中常用的驱动设备，具有良好的起动、制动性能。
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复杂、功能单一，调试困难。
本方案采用单片机控制系统，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。
P W M简称脉宽调制，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技术，广泛应用在测量、功率控制与变换等许多领域中。
脉宽调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极的偏置，改变晶体管导通时间。
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。
PWM可以应用在许多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。
在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的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”时间的长短。
通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。
因此，PWM又被称为“开关驱动装置”.PWM的占空比决定输出到直流电机的平均电压。
所以通过调节占空比，可以实现调节输出电压无级连续调节。
整个系统由输入电路、PWM调制、测速电路、驱动电路、控制部分及显示等部分组成，PWM调制选用AT89S51单片机通过软件实现频率和占空比的调节。
直流电机调速的设计方案驱动电路用光耦隔离保护电路，控制部分由单片机和外围电路组成，实现各种控制要求，外围电路主要完成对输入信号的采集、操作、对速度进行控制，显示部分采用四位共阳数码管。
直流电动机双闭环调速系统课程设计
直流电动机双闭环调速系统课程设计一、引言直流电动机是一种常见的电动机，广泛应用于工业生产和日常生活中。
在实际应用中，为了满足不同的工作要求，需要对电动机进行调速。
传统的电动机调速方法是通过改变电源电压或者改变电动机的极数来实现，但这种方法存在调速范围小、调速精度低、调速响应慢等问题。
因此，现代工业中普遍采用电子调速技术，其中双闭环调速系统是一种常用的调速方案。
二、直流电动机双闭环调速系统的原理直流电动机双闭环调速系统由速度环和电流环组成。
速度环是通过测量电动机转速来控制电动机的转速，电流环是通过测量电动机电流来控制电动机的负载。
两个环路相互独立，但又相互联系，通过PID控制器对两个环路进行控制，实现电动机的精确调速。
三、直流电动机双闭环调速系统的设计1.硬件设计硬件设计包括电源模块、电机驱动模块、信号采集模块和控制模块。
其中电源模块提供电源，电机驱动模块将电源转换为电机驱动信号，信号采集模块采集电机转速和电流信号，控制模块根据采集到的信号进行PID控制。
2.软件设计软件设计包括PID控制器设计和程序编写。
PID控制器是直流电动机双闭环调速系统的核心，其作用是根据采集到的信号计算出控制量，控制电机的转速和负载。
程序编写是将PID控制器的计算结果转换为电机驱动信号，实现电机的精确调速。
四、直流电动机双闭环调速系统的实现1.电路连接将电源模块、电机驱动模块、信号采集模块和控制模块按照设计要求连接起来。
2.参数设置根据电机的参数和工作要求，设置PID控制器的参数，包括比例系数、积分系数和微分系数等。
3.程序编写根据PID控制器的计算结果，编写程序将其转换为电机驱动信号，实现电机的精确调速。
五、直流电动机双闭环调速系统的应用直流电动机双闭环调速系统广泛应用于工业生产和日常生活中，如机床、风机、水泵、电梯等。
其优点是调速范围广、调速精度高、调速响应快、负载能力强等。
六、总结直流电动机双闭环调速系统是一种常用的电子调速方案，其原理是通过速度环和电流环相互独立但相互联系的方式，通过PID控制器对两个环路进行控制，实现电动机的精确调速。
利用反电动势的直流电动机调速系统设计
利用反电动势的直流电动机调速系统设计
反电动势是直流电动机运行时产生的一种反向电动势，它的大
小与电动机的转速成正比。
利用反电动势可以实现直流电动机的调速。
以下是一种设计直流电动机调速系统的方法：
1. 选择合适的直流电动机，根据需要的输出功率大小和工作条
件选择合适的电机型号。
2. 选择合适的电机驱动器，根据电动机的额定电流和工作电压，选择合适的变频器或直流调速器。
3. 设计控制电路，反电动势调速是一种开环控制，可以采用
PID控制方式进行闭环控制。
控制电路需要包括反电动势测量电路、比例积分微分控制器和输出驱动电路。
4. 测量反电动势，需要安装反电动势测量器件在电机轴上，将
反电动势转换成模拟电压信号进行采集和处理。
5. 控制电路处理反电动势信号，与设定的转速信号进行比较，
通过控制输出电压或电流，调节电机的转速。
6. 进行调节和测试，根据实验结果进行反馈修改，逐步优化系
统的性能。
7. 配置相关的保护功能，例如过载保护、过热保护等。
总之，利用反电动势进行调速是直流电动机常见的调速方式之一，需要合理选择电机和驱动器，设计控制电路并进行实验和改进，才能获得稳定可靠的调速系统。
直流电动机调速原理
直流电动机调速原理
调速是指改变电机的工作频率，使其能够轻松地承受任何负荷，以达到最佳运行效果的一种技术。
直流电动机调速技术是指通过改变直流电动机的电压或频率来改变电机的转速和输出功率的技术。
二、调速原理
1、改变电压调速
直流电动机的转速与电压成正比，因此，通过改变电压来改变直流电动机的转速。
直流电动机的工作频率与它的电压成反比，因此，通过改变电压来改变直流电动机的工作频率。
2、改变频率调速
当变频器的输出频率改变时，电机的转速也会相应的改变。
这是由于电机的转速与频率成反比，因此，可以通过改变变频器的输出频率来控制直流电动机的转速。
三、调速方式
1、电压调速
电压调速是指改变直流电动机的输入电压来改变电机的转速的
一种调速方式。
电压调速可以通过变压器、控制开关或变频器来实现。
2、变频调速
变频调速是通过改变调速装置的输出频率来控制电机转速的一
种调速方式。
常用的变频调速装置有变频器、分频装置和旋钮式调速装置等。
总结：直流电动机调速是指通过改变直流电动机的电压或频率来
改变电机的转速和输出功率的技术。
改变直流电动机的电压可以实现电压调速，而改变直流电动机的频率可以实现变频调速，从而达到最佳的运行效果。
直流电动机调速方案
直流电动机调速方案1. 引言直流电动机广泛应用于机械传动系统中，同时实现需要不同转速的应用场景也日益增多。
因此，直流电动机调速方案成为了面向控制系统的一个重要课题。
本文将介绍几种常见的直流电动机调速方案，并分析其优缺点。
2. 直流电动机调速方案2.1 电压调节调速电压调节调速是最简单的一种直流电动机调速方案。
通过改变电源电压的大小来控制电机的转速。
此方法适用于功率较小的直流电动机，可以通过改变直流电压的大小来调节电机的转速。
然而，由于改变电压会对电机的电流特性产生影响，可能导致电机在低速时失去动力。
因此，电压调节调速方法在一些高精度、大转矩应用中不太适合。
2.2 脉宽调制调速脉宽调制（PWM）调速是一种常见的电机调速方法。
通过改变占空比来改变电机的转速。
PWM调速方法具有调速范围广、调速精度高等优点。
同时，由于PWM调速不需要改变电源电压，因此不会对电机的电流特性产生影响。
因此，PWM调速方法被广泛应用于多种场景中。
2.3 电枢电流调节调速电枢电流调节调速是一种通过改变电机的电枢电流来实现调速的方法。
通常采用反馈控制的方式来实现电枢电流的调节。
该方法可以实现较宽的调速范围，并且具有很好的动态性能和稳态性能。
然而，电枢电流调节调速方法在设计和实现上较为复杂，需要采用专用的电流控制电路和反馈控制算法。
2.4 字段定向控制调速矢量控制调速是一种先进的直流电动机调速方法。
通过对电机的电流和磁通进行矢量控制，可以实现转矩和转速的独立控制。
矢量控制调速方法具有较高的调速精度和动态性能，同时可以实现较宽的调速范围。
然而，矢量控制调速方法实现起来较为复杂，需要使用先进的控制算法和高性能的硬件设备。
3. 调速方案的选择选择适合的直流电动机调速方案需要根据具体的应用需求和系统要求进行综合考虑。
对于功率较小、调速要求不高的直流电动机，电压调节调速方案是一种简单有效的选择。
对于功率较大、调速要求较高的直流电动机，脉宽调制调速方案是一个常见的选择。
pwm直流双闭环调速系统设计
PWM直流双闭环调速系统设计引言PWM（Pulse Width Modulation）直流双闭环调速系统是一种常用于电动机调速的控制系统。
在许多应用中，需要对电动机的速度进行精确控制，以满足不同的工作需求。
PWM直流双闭环调速系统通过不断调整电动机输入电压的占空比，使电动机保持稳定的转速，具有快速响应、良好的稳定性和较大的负载适应能力等优点。
本文将介绍PWM直流双闭环调速系统的设计原理、硬件电路和控制算法，并提供代码示例和性能分析。
设计原理闭环控制系统PWM直流双闭环调速系统由两个闭环控制回路组成：速度闭环和电流闭环。
速度闭环通过反馈电动机的实际转速来调整电动机输入电压，以使其达到期望转速。
电流闭环通过反馈电动机的实际电流来调整PWM信号的占空比，以使电动机输出的扭矩与负载要求相匹配。
速度闭环控制速度闭环控制由速度传感器、比例积分控制器和电动机驱动器组成。
速度传感器通常采用编码器或霍尔传感器来测量电动机转速，并将其转换为电压信号。
比例积分控制器根据速度误差和积分误差来计算控制器输出，并将其输入给电动机驱动器。
电流闭环控制电流闭环控制由电流传感器、比例积分控制器和PWM模块组成。
电流传感器用于测量电动机的电流，并将其转换为电压信号。
比例积分控制器计算电流误差和积分误差，并生成控制器输出，将其输入给PWM模块。
硬件电路设计PWM直流双闭环调速系统的硬件电路设计包括电源模块、电流传感器、速度传感器、比例积分控制器、PWM模块和电动机驱动器等。
电源模块电源模块用于提供系统所需的直流电压。
它可以采用稳压稳流电路来稳定输出电压和电流。
电流传感器电流传感器用于测量电动机的电流。
常用的电流传感器包括霍尔传感器和电阻传感器。
它将电动机的电流转换为电压信号，并输入给比例积分控制器。
速度传感器速度传感器用于测量电动机的转速。
常用的速度传感器有编码器、霍尔传感器和光电传感器等。
比例积分控制器比例积分控制器是PWM直流双闭环调速系统的核心控制模块。
直流电机调速控制系统设计
成绩电气控制与PLC课程设计说明书直流电机调速控制系统设计.Translate DC motor speed Control system design学生王杰学号学院班级信电工程学院13自动化专业名称电气工程及其自动化指导教师肖理庆2016年6月14日目录1 ××11.1 ××××××11.1.1 ××××错误!未定义书签。
1.1.2 ××××1……1.2 ××××××11.2.1 ××××8……2 ×××××82.1 ××××××102.1.1 ××××10……3 ×××××123.1 ××××××123.1.1 ××××12……参考文献13附录14附录114附录2141 直流电机调速控制系统模型1.1 直流调速系统的主导调速方法根据直流电动机的基础知识可知，直流电动机的电枢电压的平衡方程为：R I E U a +=式(1.1)公式中：U 为电枢电压；E 为电枢电动势；R I a 为电枢电流与电阻乘积。
由于电枢反电势为电路感应电动势，故：n C E φe =式(1.2)式中：e C 为电动势常数；φ为磁通势；n 为转速。
由此得到转速特性方程如下：φe a C R I U /)(n -=式(1.3)由式（1.3）可以看出,调节直流电动机的转速有以下三种方法：1.改变电枢回路的电阻R ——电枢回路串电阻调速。
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直流电动机调速设计
直流电动机调速设计
一、要点：
加深对《电机与拖动》这门学科的理解，拓展知识面，并了解直流电动机调速在实际生产中的应用。
要在设计的过程中充分利用已经掌握的《电机与拖动》的知识来解决问题，要做到理论联系实践。
通过计算和绘图，学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术指标资料等，培养电机设计的基本技能。
掌握对直流电动机的三中调速方法；
掌握各种方法对直流电机调速的原理和步骤；
理解各种方法电机调速的优缺点；
培养独立思考问题和独立解决问题的能力。
二、原理：
(一)、直流电动机的物理模型：
直流电动机的物理模型图
这是分析直流电机的物理模型图。
其中，固定部分有磁铁，这里称作主磁极；固定部分还有电刷。
转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组。
(其中2个小圆圈是为了方便表示该位置上的导体电势或电流的方向而设置的)
上图表示一台最简单的两极直流电机模型，它的固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分（转子）上装设电枢铁心。
定子与转子之间有一气隙。
在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。
换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。
换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。
在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。
（二）、直流电动机的工作原理
（三）、直流电动机的励磁方式：
（1）定义：直流电机产生磁场的励磁绕组的接线方式称为励磁方式，实质上就是励磁绕组和电枢绕组如何连接，就决定了它是什么励磁方式。
（2）分类：他励式和自励式
他励式：若励磁绕组不和电枢绕组连接，励磁绕组单独有其他电源供电的直流电机称为他励式直流电机。
自励式：分为串联式、并励式、复励式三种。
（四）、直流电动机的分类：
1、他励直流电动机；
2、并励直流电动机；
3、串励直流电动机；
4、复励直流电动机。
（五）、调速的含义：
在实际的生产过程中，很多方面都要求能改变电机的工作速度。
例如金属切削机床，由于加工工件的精度要求不同，对电机工作时的速度的要求也就不同。
所谓调速就是根据电力拖动系统的负载特系的特点，通过改变电动机的电源电压、电枢回路电阻或减弱磁通而改变来改变电动机的特性来人为的达到给系统调速的目的，以满足实际的工作需要的一种方法。
（六）、调速的方法有三种：
1、改变电枢电阻调速；
2、改变电枢电压调速；
3、改变励磁电流调速。
（七）、三种调速方法的具体分析：
A、改变电枢电阻调速：
以直流电动机拖动通风负载为例，其机械特性如图5-2：
这种调速方法的调速性能如下：
⑴、调速方向是往下调。
⑵、调速的平滑性取决于调速变阻器的调节方式。
如果能均匀的调节变阻器的电阻值，可以实现无级调速。
不过，一般调速电阻多为分级调节，故为有级调速。
⑶、调速的稳定性差，因为R a增加后，机械特性硬度降低，静差率增大。
⑷、调速的经济性差，因为初期投资虽然不大，但损耗增加，运行效率低。
⑸、调速范围不大，因受低速是静差率的限制。
⑹，调速时允许的负载为恒转矩负载。
因为调速时的Φ基本不变，满载电流既额定电流I an一定，因此，各种转速下允许输出的转矩不同，为恒转矩调速。
改变电枢电阻调速时缺点甚多，所以只适用于调速范围不大，调速时间不长的小容量电动机中。
改变电枢电阻调速
B、改变电枢电压调速：
以直流电动机拖动通风负载为例，其特性如图5-3：
这种调速方法的调速性能如下：
⑴、调速方向是往下调。
⑵、调速的平滑性好，只要均匀的调节电枢电压就可以实现平滑的无级调速。
⑶、调速的稳定性比改变电枢电阻调速要好的多，但是随着电压的减小，转速的降低，稳定性会逐渐的变差。
这是因为电枢电压减小时，机械特性的硬度虽然不变，但是理想空载转速降低，静差率逐渐增大。
⑷、调速的经济性方面初期投资较大，需要专用的可调压直流电源。
⑸、调速范围大，比改变电枢电阻调速的范围大的多。
改变电枢电压调速时这是一种性能优越的调速方法，广泛应用于对调速性能要求较高的电力拖动系统中调速时的允许负载为恒转矩负载。
C、改变励磁电流调速：
以电动机拖动恒功率负载负载为例，其特性如图：
这种调速方法的调速性能如下：
⑴、调速方向是往上调，因为励磁电流不能超过起额定值，因此只能减小历次电流，从而是磁通减小，转速上升。
⑵、调速的平滑性好，只要均匀的调节励磁电流的大小就可以实现无级调速。
⑶、调速的稳定性好，虽然励磁电流减小时，机械特性硬度下降，但理想空载转速增加，静差率不变。
⑷、调速的经济性好，因为它是在功率较小的励磁电路内控制励磁电流的，功率损耗小，运行费用低。
⑸、调速范围因受机械强度、电枢反映的去磁作用和换向能力的限制，最高转速一般只能达到额定转速的1.2-2倍，所以调速范围不大。
但若选用专供这种调速方法用的特制直流电动机，其额定转速较低，最高转速可达额定转速的3-4倍。
⑹、调速时的允许负载为恒功率负载。
因为电动机的额定电流一定，Φ减小时，允许
输出的转矩减小，但因转速增加了，允许输出的功率基本上没有变化，故为恒功率调速。
弱磁调速在对调速要求很高的电力拖动系统中通常都是同时采用改变电枢电压和改变励磁电流两种调速方法，从而可扩大调速范围，实现双向调速。
三、课程设计内容
一台他励直流电动机，参数如下：
P N＝4 KW
U aN=160 V
I aN=34.4 A
n N=1450 r/min
R L=0.076Ω
1、用其拖动通风机负载运行，若采用电枢串电阻调速时，要使转速降至1200r/min，
试设计电枢电路中的调速电阻。
2、用其拖动恒转矩负载运行，负载转矩等于电动机的额定转矩，采用改变电枢电压
调速时，要使转速降至1000r/min,试设计电枢电压值。
3、用其拖动恒功率负载运行，采用改变励磁电流调速，要使转速增至1800r/min,
试设计CeΦ值。
内容解析：
1. 采用电枢串电阻调速:
电动机的电枢电阻
R a=(U-P N/I aN)/I an=(160-4000/34.4)/34.4=1.27Ω
在额定状态下运行时
E=U aN-RaIaN=(160-1.27×34.4)V=116.31V
Φ=E/n N=116.31/1450=0.0802
C T Φ=60C T Φ/2π=(60×0.0802)/(2×3.14)=0.766
T N=60P N/2πn N=(60×4000)/(2×3.14×1450)N.m=26.36.N.m
由于通风机负载的转矩与转速的平方成正比,故n=1200r/min时的转矩为:
T=(n/n N)2 T N=(1200/1450)×26.36N.m=18.05N.m
n0=Ua N/C EΦ=160/0.0802r/min=1995r/min
△n=n0-n=1995-1450=545r/min
由于
△n=(Ra+Rr)×T/C N C TΦ2
Rr=△nCECTΦ2/T-Ra=(545×0.0802×0.766-1.27)Ω=0.585Ω2、采用改变电枢电压调速：
由上步1已经求得：
Ra＝1.27 Ω；
CeΦ=0.0802；
CTΦ=0.766；
TN=26.36 N·m；
电枢电压减小后：
△n= Ra·T/CeCTΦ2
=(1.27×26.36)/0.0802×0.766=544.94r/min
n0=n+ △n=(1000+544.94)r/min=1544.94r/min
由此求得：
Ua=CeΦn=0.0802×1544.94v=123.9v
采用改变励磁电流调速：
由上步1、已经求得：
Ra=1.27Ω
TN=26.36 N·m；
由于恒功率负载的转矩与转速成反比关系，故忽略空载转矩时，调速后的电磁转矩为：
T= nN TN/ n=（1450×26.36）/1800 N ·m
将数据代入
n= Ua /Ce Φn- RaT/ CeCT Φ2中，得：
1800=160/Ce Φ-（1.27×21.23）/ CeCT Φ2
整理得：
CeT=（160±82.2180041602⨯⨯- ）/（2×1800）=0.0647或0.0242。