电力电子课程设计报告 直流电机驱动
关于直流电机控制器的完整电子课程设计报告
厦门大学电子技术课程设计报告课题：直流电机控制器的设计专业：机械设计制造及其自动化班级：机械一班学号：姓名：指导教师：时间：2010-7-22直流电机控制器的设计一、设计目的1 设计和实现一种模仿洗衣机电机运转的控制器。
2 通过此次设计初步掌握电子电路的设计方法。
3 熟练电路制作的操作。
二、设计要求基本设计要求：①设计电路模拟洗衣机电机运行规律，实现直流小电机的正反转控制。
基本模式是“正转”→“停止”→“反转”→“停止”→…的控制过程；②“正转”→“停止”→“反转”→“停止”各阶段时间控制为8秒，时间控制误差小于1秒。
扩展设计要求：①可实现对直流小电机的“定时启动”和“定时关闭”；②电机转速可调（利用电位器调整）；③启动定时和关闭的预置时间可调。
三、方案设计与论证1 设计两个定时器用于实现“定时启动”和“定时关闭”的功能。
定时时间在0~60分钟内可调。
每个定时器模块使用4个74LS192D十进制可逆计数器，四个显示数码管及相应的元器件和电路组成。
调整好时间之后，“定时启动”模块定时器先开始工作，当倒计时到0时，定时器清0，同时启动“定时关闭”模块和电动机运行模块。
当“定时关闭”模块的定时器倒计时到0时，定时器清0，同时关闭电动机运动模块。
2 如此则需为计数器提供一个合适的脉冲，设计中的计数器以秒为单位。
所需脉冲必为1HZ脉冲，因此我们可以考虑555定时器，利用其构成多谐振荡器产生矩形脉冲信号。
3 对于电动机运行模块中电机的工作顺序：“启动——>正转8s——>暂停8s——>反转8s——>暂停8s——>正转8s... ”循环一个周期的时间是32s。
利用一个JK触发器把555定时器输出的1HZ脉冲二分频，这样就得到周期为2s的矩形波。
再用一个74LS193D十六进制可逆计数器。
用计数器的4位输出来控制电机的运行状态。
0000~0011控制电机正转，0100~0111控制电机停止，1000~1011控制电机反转，1100~1111控制电机停止。
直流电机驱动与控制电路设计报告MMZ
直流电机驱动与控制电路设计报告MMZ 摘要
本文主要介绍了直流电机驱动和控制电路的设计，该电路应用于基于MMZ系列直流电机的应用。
在电源连接之后，通过控制器连接电机和接收端，在控制器中的PWM调速模式控制直流电机的转速。
通过对电路图的分析，可以知道该电路可以实现直流电机的变频控制和调速控制功能。
该电
路的优点包括低成本，高可靠性，简单的操作等。
关键词：MMZ系列直流电机，变频控制，控制器，PWM调速
1绪论
随着信息技术的发展和人们生活水平的提高，各行业对电机的要求越
来越高，直流电机的应用非常广泛。
直流电机有很多优点，首先它的功耗低，其次它的抗干扰性强，可以承受比较大的风扇或水泵负荷，同时它还
具有可调速度和方向控制的特性，这使其在工业生产中起到了重要作用。
MMZ系列直流电机是一种新型的高性能直流电机，它具有较高的功率
和较低的噪声，大大降低了系统损耗，而且还具有良好的稳定性和可靠性，所以在工业自动化控制领域有着广泛的应用。
为了使电机具有良好的方向
控制特性和速度控制的功能，必须进行变频控制和调速控制，这就要求电
机配备有电源模块、控制器模块和接收端模块。
哈工大电力电子课程设计报告--可逆直流PWM驱动电源.
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y课程设计说明书（论文）课程名称：电力电子技术设计题目：可逆直流PWM驱动电源的设计院系：班级：设计者： A学号：指导教师：国海峰设计时间：哈尔滨工业大学教务处哈尔滨工业大学课程设计任务书H型双极性同频可逆直流PWM驱动电源的设计技术指标：被控直流永磁电动机参数：额定电压20V，额定电流1A，额定转速2000rpm。
驱动系统的调速范围：大于1：100。
驱动系统应具有软启动功能，软启动时间约为2s。
详细设计要求见附录2.1.整体方案设计本文设计的H型单极性同频可逆直流PWM驱动电源由四部分组成：主电路，H型双极性同频可逆PWM控制电路，IPM接口电路及稳压电源。
同时具有软启动功能，软启动时间为2s左右。
控制原理如图1所示：图1 直流PWM驱动电源的控制原理框图脉宽调制电路以SG3525为核心，产生频率为5KHz的方波控制信号，占空比可调。
经用门电路实现的脉冲分配电路，转换成两列对称互补的驱动信号，同时具有5us的死区时间，该信号驱动Ｈ型功率转换电路中的开关器件，控制直流永磁电动机。
稳压电源采用LM2575-ADJ系列开关稳压集成电路，通过调整电位器，使其稳定输出15V直流电源。
表1 控制板器件清单2. 主电路设计2.1 主电路设计要求直流PWM 驱动电源的主电路图如图2所示。
此部分电路的设计包括整流电路和H 桥可逆斩波电路。
二极管整流桥把输入的交流电变为直流电。
四只功率器件构成H 桥，根据脉冲占空比的不同，在直流电机上可得到不同的直流电压。
主电路部分的设计要求如下： 1）整流部分采用4 个二极管集成在一起的整流桥模块。
2）斩波部分H 桥不采用分立元件，而是选用IPM （智能功率模块）PS21564来实现。
该模块的主电路为三相逆变桥，在本设计中只采用其中U 、V 两相即可。
图2 主电路图 3）在主电路设计中，应根据负载的要求，计算出整流部分的交流侧输入电压和电流，作为设计整流变压器、选择整流桥和滤波电容的依据。
直流电机控制课程设计
直流电机控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解直流电机的工作原理，掌握直流电机的基本结构及其功能。
2. 学生能掌握直流电机控制的基本方法，包括启动、调速、制动等。
3. 学生能了解并描述直流电机在自动化控制中的应用。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，进行简单的直流电机控制电路的设计与搭建。
2. 学生能通过实际操作，熟练使用相关仪器设备进行直流电机控制实验。
3. 学生能通过实验数据分析，解决直流电机控制过程中出现的问题。
情感态度价值观目标：1. 学生对直流电机控制技术产生兴趣，培养探究精神和创新意识。
2. 学生在小组合作中，培养团队协作能力和沟通表达能力。
3. 学生关注直流电机控制技术在现实生活中的应用，增强学以致用的意识。
分析课程性质、学生特点和教学要求：1. 本课程为工程技术类课程，注重理论与实践相结合，强调学生的动手能力。
2. 学生为初中年级学生，具备一定的物理基础和动手操作能力，但对复杂电路和控制原理理解有限。
3. 教学要求以学生为主体，注重启发式教学，引导学生主动探究和解决问题。
二、教学内容1. 直流电机的工作原理与结构- 直流电机的组成及其功能- 直流电机的工作原理- 直流电机的类型及特点2. 直流电机控制方法- 直流电机的启动方法- 直流电机的调速方法- 直流电机的制动方法3. 直流电机控制电路设计与搭建- 控制电路元件的识别与选用- 控制电路的设计原理与步骤- 控制电路的搭建与调试4. 直流电机控制实验- 实验设备的使用与操作- 实验步骤与方法- 实验数据的收集与分析5. 直流电机控制技术应用- 直流电机控制技术在现实生活中的应用案例- 直流电机控制技术的未来发展教学内容安排与进度：第一课时：直流电机的工作原理与结构第二课时：直流电机控制方法第三课时：直流电机控制电路设计与搭建第四课时：直流电机控制实验第五课时：直流电机控制技术应用教材章节关联：教学内容与教材第二章“直流电机的原理与应用”相关联，涵盖直流电机的基本概念、原理、控制方法及其在实际中的应用。
电机驱动电路实训报告
一、实训目的通过本次实训，我旨在深入了解电机驱动电路的原理、设计方法和实际操作技能。
通过对电机驱动电路的搭建、调试和测试，提高自己的电子电路设计、分析和解决问题的能力。
二、实训内容1. 电机驱动电路原理学习本次实训主要学习了直流电机、交流电机和步进电机的驱动电路原理。
直流电机驱动电路主要由电源、电刷、换向器、电枢绕组和电机组成。
交流电机驱动电路主要包括电源、变压器、整流器、滤波器和电机等。
步进电机驱动电路主要由电源、脉冲发生器、驱动芯片和电机组成。
2. 电机驱动电路搭建根据所学原理，我搭建了以下几种电机驱动电路：（1）直流电机驱动电路：采用H桥电路，由四个MOSFET组成。
通过控制MOSFET的通断，实现对直流电机的正反转和调速。
（2）交流电机驱动电路：采用桥式整流电路，将交流电源转换为直流电源，再通过H桥电路驱动电机。
（3）步进电机驱动电路：采用A3967步进电机驱动芯片，通过控制脉冲信号的频率和数量，实现对步进电机的精确定位和转速控制。
3. 电机驱动电路调试在搭建好电机驱动电路后，我对各个电路进行了调试。
首先检查电路连接是否正确，然后对电路参数进行调整，以确保电机能够正常运行。
（1）直流电机驱动电路调试：通过调整PWM信号的占空比，实现对直流电机的调速；通过改变MOSFET的通断，实现电机的正反转。
（2）交流电机驱动电路调试：通过调整整流电路的滤波电容，提高直流电源的稳定性；通过调整H桥电路的驱动电流，实现电机的调速。
（3）步进电机驱动电路调试：通过调整脉冲信号的频率和数量，实现步进电机的精确定位和转速控制。
4. 电机驱动电路测试在调试完成后，我对搭建的电机驱动电路进行了测试。
主要测试内容包括：（1）直流电机驱动电路测试：通过改变PWM信号的占空比，观察电机的转速变化；通过改变MOSFET的通断，观察电机的正反转。
（2）交流电机驱动电路测试：通过改变整流电路的滤波电容，观察直流电源的稳定性；通过改变H桥电路的驱动电流，观察电机的转速变化。
电机驱动原理课程设计
电机驱动原理课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解电机的基本构造及其工作原理，掌握电机驱动的基本概念。
2. 掌握不同类型电机（如直流电机、交流电机）的驱动方式及其特点。
3. 学会分析电机驱动系统中的关键参数，如电压、电流、转速等。
技能目标：1. 能够正确使用电机驱动相关的实验设备和测试仪器。
2. 培养动手实践能力，通过搭建简单的电机驱动电路，加深对电机驱动原理的理解。
3. 能够运用所学知识，解决实际电机驱动过程中遇到的问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电机驱动技术的兴趣，激发学习热情，提高探究精神。
2. 增强团队合作意识，培养学生互相帮助、共同解决问题的能力。
3. 强化安全意识，让学生认识到在实验过程中遵守操作规程的重要性。
本课程旨在帮助学生深入了解电机驱动原理，掌握相关知识和技能，培养实际操作能力。
针对初中年级学生的认知特点，课程设计以实践性、趣味性为主，注重激发学生兴趣，培养动手动脑能力，提高学生分析问题和解决问题的能力。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际生活，为未来的学术和职业发展奠定基础。
二、教学内容1. 电机的基本构造与原理- 介绍电机的基本组成部分，如定子、转子、电磁线圈等。
- 阐述电机的工作原理，包括电磁感应定律、洛伦兹力等。
2. 不同类型电机的驱动方式- 直流电机的驱动原理及特点，如励磁方式、转速控制。
- 交流电机的驱动原理及特点，如异步电机、同步电机的工作原理。
3. 电机驱动系统关键参数分析- 讲解电压、电流、转速等参数对电机性能的影响。
- 分析电机驱动系统中的功率计算、效率等问题。
4. 电机驱动实践操作- 搭建简单的电机驱动电路，如直流电机调速电路、交流电机启动电路。
- 使用实验设备和测试仪器，对电机驱动系统进行实际测试。
5. 教学内容安排与进度- 第一课时：电机基本构造与原理。
- 第二课时：不同类型电机的驱动方式。
- 第三课时：电机驱动系统关键参数分析。
at89c51对直流电动机的驱动的课程设计
单片机课程设计实验报告课程设计名称：AT89C51对直流电动机的驱动的设计课程设计姓名：12信Y1 蒋志明（12120511）设计目标：1、利用AT89C51单片机，外加ADC0808和直流电机，设计一个直流电动机驱动电路设计系统。
2、通过改变电位器RV1电阻的阻值采集电压信息，并通过ADC0808转换为8位数字信号。
3、将数字信号输入到AT89C51单片机，PWM信号由单片机产生，输出到电动机驱动电路，进而驱动电动机转动。
4、通过改变RV1的阻值，从而改变直流电机电枢上电压的“占空比”，控制电动机的转速。
5、用Proteus仿真AT89C51系列及其外围电路，用它与Keil开发工具结合，搭建单片机开发平台。
一、系统硬件设计本设计中“AT89C51对电流电动机驱动电路设计”，采用控制电位器，实现直流电机的调速。
系统设计的总方框图如图1所示。
图1 总方框图电位器RV1采集电压信号；用转换器ADC0808对输入电压信号进行数模转换，转换成单片机可以识别的数字信号；用总线将ADC0808的OUT8~OUT1口与单片机AT89C51的P1口相连接，实现数字信号的传送；随着单片机输入相应控制指令，AT89C51的P3.7口输出与转速相应的PWM脉冲；经两个同向跟随器OP07输出到三极管Q1；由三极管放大电流输出到电动机驱动电路，实现电动机转速的控制。
当调节电位器RV1的占空比时，判断PWM是高电位还是低电位，将A/D转换后的数据变换成延时常数，电位器阻值发生变化时，ADC0808输出的值也会变化，进而调节单片机输出的脉冲宽度的占空比，实现电动机转速的控制。
硬件电路中用P1口作为通用IO准双向动态端口，输入控制指令（延时常数）。
用P3.7口作为输出控制信号（输出脉冲），控制OP07的3端的信号输入。
用RV1采集电压信息，IN0作为电压模拟信号输入。
OUT8为最低位，OUT1为最高位，OUT端口作为数字信号的输出，将OUT8~OUT1分别接到单片机的P1.0~P1.7。
直流电机驱动设计
直流电机驱动设计作者：陈诗仁一、设计内容及设计要求本直流电机模块设计包容的内容和要求如下所示：1、能用霍尔器件测出电机多个档位的速度大小，2、通过按键可以调节电机转速大小，3、通过按键控制电机启停和正反转。
二、摘要及关键字（200字以内）本直流电机采用集成芯片L298和由分立元件构成的驱动电路模块来驱动，控制端连接51单片机，由51单片机控制输出PWM脉冲控制L298和分立元件驱动电路模块的输出和PWM脉冲输出的方向，从而控制直流电机的转速大小和正反转。
本次测试采用51最小系统板、L298驱动电路和分立元件驱动电路模块，对单片机进行编程间接控制直流电机的启停、转速大小和正反转。
三、理论设计如左图所示，则有直流电流从电刷A流入，经过线圈abcd，从电刷B流出。
根据电磁力定律载流导体ab和cd受到电磁力的作用，其方向可有左手定则判定。
两段导体受到的力形成一个转矩，使得转矩逆时针转动。
如果转子转到右图所示的位置，电刷A和换向片2接触，电刷B和换向片1接触，直流电流从电刷A 流入，在线圈中的流动方向是dcba，从电刷B流出。
此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定则判定，它们产生的转矩仍然使转子逆时针转动。
这就是直流电机的原理。
外加的电流是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是直流的，其产生的转矩方向却是不变的。
实用的直流电机转子上的绕组也不是有个线圈构成，同样是由多个线圈连接而成，以减少电机电磁转矩的波动。
在驱动电路中我使用的是L298集成驱动芯片。
L298是SGS 公司的产品，比较常见的是15脚Multiwatt 封装的L298N ，内部同样包含4通道逻辑驱动电路。
可以方便的驱动两个直流电机，或一个两相步进电机。
图为L298驱动芯片L298N 可接受标准TTL 逻辑电平信号V SS ，V SS 可接4．5～7 V 电压。
4脚V S接电源电压，V S 电压范围V IH 为＋2．5～46 V 。
直流电动机课程设计
直流电动机课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解直流电动机的基本原理，掌握其构造和分类；2. 掌握直流电动机的启动、调速和制动方法；3. 了解直流电动机在实际应用中的优缺点及改进措施。
技能目标：1. 能够正确组装和拆卸直流电动机，并进行简单的故障排查；2. 能够运用所学知识，完成对直流电动机启动、调速和制动的实际操作；3. 能够分析直流电动机在实际应用中的问题，并提出合理的解决方案。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理学科的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生的团队合作意识，学会与他人共同解决问题；3. 培养学生的创新思维，敢于提出不同的观点和看法；4. 增强学生对我国电动机产业的了解，树立民族自豪感。
本课程针对八年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。
在教学过程中，注重理论与实践相结合，提高学生的实践操作能力。
同时，关注学生情感态度的培养，使他们在掌握知识技能的同时，形成正确的价值观。
为后续的教学设计和评估提供明确依据。
二、教学内容1. 直流电动机的基本原理与构造- 课本章节：第三章第三节- 内容：磁场对电流的作用、直流电动机的构造与分类2. 直流电动机的工作原理与启动方法- 课本章节：第三章第四节- 内容：直流电动机的工作原理、启动方法（直接启动、降压启动）3. 直流电动机的调速与制动- 课本章节：第三章第五节- 内容：调速方法（变电阻调速、变电压调速、变频调速）、制动方法（能耗制动、反接制动）4. 直流电动机在实际应用中的优缺点及改进措施- 课本章节：第三章第六节- 内容：直流电动机在实际应用中的优点与局限、改进措施（如采用无刷直流电动机）5. 直流电动机的组装与故障排查- 课本章节：第三章实验- 内容：组装与拆卸直流电动机、观察电动机运行状态，进行简单故障排查教学内容按照以上大纲进行安排，共计5个部分，每部分的教学时间为2课时。
在教学过程中，注重理论与实践相结合，让学生在掌握理论知识的基础上，提高实践操作能力。
直流电机课程设计报告
目录一. 任务解析 (1)二. 系统方案论证 (1)2.1 系统模块划分 (1)2.2 系统原理图 (2)三. PWM模块设计 (3)3.1设计方案论证 (3)3.2方案的选择 (3)3.3方案的实现 (3)3.4 PWM基本原理 (4)四. 电机档位控制模块设计 (4)4.1方案的论证与选择 (4)4.2 模块原理图与解析 (4)五. 正反转控制模块 (4)5.1 方案的实现 (4)5.2 系统电路 (5)六. 去抖动电路模块 (5)6.1原理介绍 (5)6.2电路设计 (5)七. 总结 (5)八．心得体会 (5)九．参考文献 (6)二、总体方案与比较论证方案一:利用单片机产生PWM信号波形，通过D/A转换器产生锯齿波电压和设置参考电压，通过外接模拟比较器输出PWM波形此方案外围电路比较复杂，难于调试，且要保证技术要求的指标困难，故方案不理想。
方案二：利用FPGA产生PWM波形。
用数字比较器来实现，数字比较器的一端接设定值计数器，另一端接线性递增计数器。
此方案与模拟控制相比，省去了外接的D/A转换器和模拟比较器，FPGA外部的连线很少、电路更加简单、便于控制，并且能够完成设计需要的指标，所以采用方案二。
2.1 系统模块划分整个设计方案可以分为PWM模块、电机档位控制模块、正反转控制模块、去抖动电路模块。
2.2 系统原理首先由设定值计数器设置PWM信号的占空比，当U/D=1，输入CLK2,使设定值计数器的输出值增加，PWM的占空比增加，电机转速加快：当U/D=0，输入CLK2使设定值计数器输出值减小，PWM占空比减小，电机转速变慢。
在CLK0的作用下，锯齿波计数器输出周期线性增加的锯齿波。
当计数值小于设定值时，数字比较器输出低电平，反之输出高电平，由此产生周期性的PWM波形。
旋转方向控制电路控制直流电动机转向和启停。
START键通过与门控制PWM输出，实现对电机的工作停止控制。
2.3 系统START是电机的开启端，，EN1用于设定电机转速的初值，Z_F是电机的方向端口，选择电机运行的方向。
电机驱动实验报告
电机驱动实验报告电机驱动实验报告引言：电机驱动是现代工业中至关重要的一部分。
无论是家用电器、交通工具还是工业机械，都离不开电机驱动。
本实验旨在探究电机驱动的原理和应用，通过实际操作来加深对电机驱动的理解。
一、实验背景电机驱动是将电能转化为机械能的过程。
它通过控制电机的电流和电压来实现转速和转矩的调节，从而满足不同应用的需求。
在本实验中，我们将使用直流电机作为实验对象，通过改变电压和电流来控制电机的运行状态。
二、实验目的1. 了解电机驱动的基本原理；2. 掌握电机驱动的调速和调转矩方法；3. 熟悉电机驱动的实际应用。
三、实验装置1. 直流电机：用于实验的直流电机具有较好的响应速度和调节性能；2. 电源：提供电机所需的电压和电流；3. 控制器：用于控制电机的运行状态，包括启动、停止、调速等；4. 传感器：用于监测电机的转速和转矩。
四、实验步骤1. 连接电源和直流电机，确保电路连接正确；2. 设置控制器的参数，包括电压、电流和速度等；3. 启动电机，观察电机的运行状态；4. 改变控制器的参数，调节电机的转速和转矩；5. 记录实验数据，并进行分析和总结。
五、实验结果与分析通过实验我们发现，改变电压和电流可以有效地调节电机的转速和转矩。
当电压增加时，电机的转速也会增加；当电流增加时，电机的转矩也会增加。
这说明电机的转速和转矩与电压和电流呈正相关关系。
此外，我们还发现控制器的参数设置对电机的运行状态有重要影响。
合理设置电流和速度参数可以使电机达到最佳工作状态，提高效率和稳定性。
六、实验应用电机驱动广泛应用于各个领域。
在家用电器中，电机驱动实现了洗衣机、电冰箱、空调等设备的自动化运行；在交通工具中，电机驱动实现了汽车、电动自行车等的动力输出；在工业机械中，电机驱动实现了机床、机器人等设备的高效运行。
七、实验心得通过本次实验，我深入了解了电机驱动的原理和应用。
通过实际操作，我掌握了电机驱动的调速和调转矩方法，并对电机驱动的实际应用有了更深的认识。
直流电机驱动电路设计
直流电机驱动电路设计一、直流电机驱动电路的设计目标在直流电机驱动电路的设计中，主要考虑一下几点：1功能：电机是单向还是双向转动？需不需要调速？对于单向的电机驱动，只要用一个大功率三极管或场效应管或继电器直接带动电机即可，当电机需要双向转动时，可以使用由4个功率元件组成的H桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。
如果不需要调速，只要使用继电器即可；但如果需要调速，可以使用三极管，场效应管等开关元件实现PWM（脉冲宽度调制）调速。
2性能：对于PWM调速的电机驱动电路，主要有以下性能指标。
1）输出电流和电压范围，它决定着电路能驱动多大功率的电机。
2）效率，高的效率不仅意味着节省电源，也会减少驱动电路的发热。
要提高电路的效率，可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通（H桥或推挽电路可能出现的一个问题，即两个功率器件同时导通使电源短路）入手。
3）对控制输入端的影响。
功率电路对其输入端应有良好的信号隔离，防止有高电压大电流进入主控电路，这可以用高的输入阻抗或者光电耦合器实现隔离。
4）对电源的影响。
共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源污染；大的电流可能导致地线电位浮动。
5）可靠性。
电机驱动电路应该尽可能做到，无论加上何种控制信号，何种无源负载，电路都是安全的。
二、三极管-电阻作栅极驱动1．输入与电平转换部分：输入信号线由DATA引入，1脚是地线，其余是信号线。
注意1脚对地连接了一个2K欧的电阻。
当驱动板与单片机分别供电时，这个电阻可以提供信号电流回流的通路。
当驱动板与单片机共用一组电源时，这个电阻可以防止大电流沿着连线流入单片机主板的地线造成干扰。
或者说，相当于把驱动板的地线与单片机的地线隔开，实现“一点接地”。
高速运放KF347（也可以用TL084）的作用是比较器，把输入逻辑信号同来自指示灯和一个二极管的2.7V基准电压比较，转换成接近功率电源电压幅度的方波信号。
KF347的输入电压范围不能接近负电源电压，否则会出错。
电力电子课程设计--单闭环直流电机控制系统设计
课程设计课程名称电力电子技术课程设计课题名称单闭环直流电机控制系统设计专业电气工程及其自动化班级学号姓名指导教师2012年 6 月15 日课程设计任务书课程名称：电力电子技术课程设计题目：单闭环直流电机控制系统设计专业班级：电气0991班学生姓名：学号：指导老师：审批：任务书下达日期2012年06 月3日设计完成日期2012年06月15日目录第一章系统方案确定 (7)1.1 控制原理 (7)1.2 控制结构图 (8)第二章主电路装置参数计算和保护 (9)2.1 变压器容量计算 (9)2.2 晶闸管的额定电压和额定电流确定 (10)2.3 电抗器的选择 (10)2.4 主电路设计原理图 (11)第三章整流装置的保护 (11)3.1 过电压保护 (11)3.2 过电流保护 (14)第四章控制电路设计 (15)4.1 转速调节器ASR (17)4.2 转速调节器ASR参数计算 (17)第五章系统实验、仿真及校正 (19)5.1 实验步骤 (19)5.2 仿真结果 (20)5.3 系统校正 (20)第六章总结与体会 (22)附录总电路图 (23)参考文献 (24)电气与信息工程系课程设计评分表 (25)第一章系统方案确定系统方案选择的原则是在满足生产机械工艺要求确保产品质量的前提下，力求投资少、效益高和操作方便。
根据设计要求，本单闭环直流电机调速系统采用三相桥式全控整流电路供电，选定转速为反馈量，采用调压调速方式，实现对直流电机的无极平滑调速。
所选用的直流电机型号及相关参数如下：电机型号：Z2-71额定参数：30kW 225V 158.5A 3000r/min1.1 控制原理设计原理图如图1所示：图1 单闭环直流调速系统原理图转速用与电动机同轴相连的测速电机产生的正比于转速的电压信号反馈到输入端，再与给定值比较，经放大环节产生控制电压，再通过电力电子变换器来调节电机回路电流，达到控制电机转速的目的。
这里，电压放大环节采用集成电路运算放大器实现，主电路用晶闸管可控整流器调节对电机的电源供给。
电机与电力电子实训课程学习总结直流电机调速系统的设计与实现报告
电机与电力电子实训课程学习总结直流电机调速系统的设计与实现报告在本学期的电机与电力电子实训课程学习中，我主要学习了直流电机调速系统的设计与实现。
通过实际动手操作和理论学习，我对直流电机调速系统的原理和设计方法有了更深入的了解。
本文将对我在学习过程中的收获和实践经验进行总结和归纳。
一、引言随着工业自动化和智能化的发展，直流电机调速系统在工业控制领域中得到了广泛应用。
在本学期的实训课程中，我们团队以直流电机调速系统的设计与实现为主题进行了一系列的实践活动。
本报告旨在总结和记录我在实践中的学习和体验。
二、理论知识部分1.直流电机调速系统的基本原理在学习直流电机调速系统之前，首先需要了解直流电机调速系统的基本原理。
直流电机调速系统通常由电源、电机、调速器和传感器等组成。
其中，调速器根据传感器采集到的信息，通过对电机输入的电压、电流进行调节，实现电机的调速。
2.直流电机调速系统的设计方法在设计直流电机调速系统时，需要考虑到诸多因素，包括所需的转速范围、负载特性、效率要求等。
同时，还需要选择合适的调速器和传感器，并进行合理的电路设计和参数调节。
通过学习和实践，我对直流电机调速系统的设计方法有了更深入的理解。
三、实训过程与实践经验1.实训过程在实训过程中，我们按照实验指导书的要求，逐步进行了直流电机调速系统的设计和实现。
首先，我们通过搭建电路、安装传感器和调试电机等步骤，完成了系统的硬件搭建。
随后，我们使用相应的软件进行参数设置和调试，最终成功实现了直流电机的调速。
2.实践经验通过实践活动，我获得了以下几点实践经验：（1）重视实验前的理论学习：在进行实验之前，我充分学习了相关的理论知识，对直流电机的调速原理、调速器的工作原理等进行了深入的了解。
这为我实验的顺利进行提供了重要的理论支持。
（2）注重团队合作：在实训过程中，我们组建了一个学习小组，共同合作完成实践任务。
通过团队合作，我们相互帮助、相互学习，共同解决问题，提高了实验效率和实践能力。
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。
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南京工程学院自动化学院电力电子技术课程设计报告题目：直流电机的脉宽调速驱动电源的设计专业：自动化（自动化）___________ 班级：保密学号: 保密学生姓名：保密指导教师：保密起迄日期：2014.12.23~2014.12.25设计地点: 工程实践中心4-207目录直流电机的脉宽调速驱动电源的设计 (3)一、引言 (3)1.1、课题研究现状 (3)1.2、课题背景及研究意义 (3)二、设计任务 (4)三、设计方案选择及论证 (5)3.1、控制电路的方案选择 (5)3.2、辅助电源的方案选择 (5)3.3、过电流检测电路的方案选择 (5)3.4、主电路的方案选择 (6)3.5、驱动电路的方案选择 (6)四、总体电路设计 (7)五、功能电路设计 (8)5.1、辅助电源的设计 (8)5.2、驱动电路的设计 (8)5.3、控制电路的设计 (9)5.4、检测电路的设计 (11)5.5、主电路的设计 (12)六、电路制作与焊接 (14)七、调试与总结 (15)7.1、实际调试 (15)7.1.1、调试过程 (15)7.1.2、输出波形及说明 (16)7.1.3、实物图 (18)7.2 、总结与收获 (18)八、参考文献 (20)九、附录 (21)9.1总体电路原理图 (21)9.2、BOM表 (21)直流电机的脉宽调速驱动电源的设计一、引言1.1、课题研究现状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（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。
1.2、课题背景及研究意义当今，自动化控制系统已经在各行各业得到了广泛的应用和发展，而直流驱动控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用。
长期以来，直流电动机因其转速调节比较灵活，方法简单，易于大范围平滑调速，控制性能好等特点，一直在传动领域占有统治地位。
它广泛应用于数控机床、工业机器人等工厂自动化设备中。
二、设计任务1）主电路的设计，器件的选型；2）驱动电路、检测电路和保护电路设计；3）辅助电源设计，要求提供5V控制电源；4）控制电路的设计，正反转及调速的实现；5）制作驱动和主电路；6）利用提供的控制信号，完成直流电机的脉宽调速电源的驱动和主电路和调试。
三、设计方案选择及论证3.1、控制电路的方案选择方案一、选用AT89S51单片机作为控制电路。
方案二、选用STM32作为控制电路方案论证：上述两种方案中，AT89S51是一款基于8051内核的单片机，利用其定时器中断功能去操作IO口可以输出PWM波。
STM32是一款基于ARM的Cortex-M3内核的单片机，其具有丰富的内部资源和外设接口，且其内部具有多个通用定时器和高级定时器，只要对这些定时器做出相应的配置就可以让STM32自动输出两路互补的PWM。
除此之外，STM32的工作频率高到72MHz，其内部还有多路ADC，可以方便的应用检测保护电路中，这也是AT89S51所无法相提并论的，所以，在本次设计中采用STM32作为控制电路。
3.2、辅助电源的方案选择方案一：使用LM7805芯片进行稳压输出得到所需要的辅助电源方案二：使用LM2596开关电源芯片获取所需的辅助电源论证：虽然两种电源芯片都能得到所需的+5V电源，但是由于7805能承受的输入电压太小（5V到18V），无法达到相应指标，因此还是选用更为合适的LM2596-5芯片，它可自行稳压输出5V的电源。
3.3、过电流检测电路的方案选择方案一、通过ADC采样BTN7971反馈引脚上的电流，计算出实际电流值方案二、采用专门的集成芯片AD8418方案论证：AD8418是一款高压、高分辨率分流放大器。
设定初始增益为20 V/V，在整个温度范围内的最大增益误差为±0.15%。
缓冲输出电压可以直接与任何典型转换器连接。
AD8418在输入共模电压处于−2 V至+70 V范围时，具有出色的输入共模抑制性能；它能够在分流电阻上进行双向电流的测量，适合各种汽车和工业应用，包括电机控制、电池管理和电磁阀控制等。
运用集成芯片AD8418可以行之有效地解决课题中的过电流检测问题，但是需要额外增加电路，增加了电路的复杂程度。
而利用BTN7971管脚上的电流反馈，利用ADC采样该管脚上的电压，进行计算后即可得到实际的电流值，这样一来，相较于利用集成芯片AD8418电路更为简单。
因此，在本次设计中采用方案一进行过电流检测。
3.4、主电路的方案选择方案一、采用四个独立的MOS管组成H桥方案二、采用集成芯片BTN7971方案论证：方案一选择功率MOSFET作为开关器件。
此处，需要四个功率MOSFET组成全桥。
而且需要另外设计过流采样电路，需要在软件上设置死区时间，在驱动MOSFET工作时，还需要特定的芯片和隔离电路，电路结构相对复杂，元件比较多，整个系统的尺寸较大。
而IPM（智能功率模块）BTN7971，它是将输出功率器件IGBT和驱动电路、多种保护电路集成在同一模块内，与普通MOSFET相比，在系统性能和可靠性上均有进一步提高，而且由于IPM通态损耗和开关损耗都比较低，使散热器的尺寸减小，故整个系统的尺寸减小。
其内部含有门极驱动控制、故障检测和多种保护电路。
保护电路分别检测过流、短路、过热、电源欠压等故障，当任一故障出现时，内部电路会封锁驱动信号并向外送出故障信号，以便外部的控制器及时处理现场，避免器件受到进一步损坏。
因此，在本次设计中采用芯片BTN7971。
3.5、驱动电路的方案选择方案一、采用光耦驱动方案二、采用74HC244芯片驱动方案论证：驱动电路需要实现电平转换，也要防止驱动芯片上大电流的倒灌进入单片机的引脚，而光耦的作用有可用于电气上的隔离，也可用于电压电平转换。
因此，驱动电路采用光耦。
光耦隔离也是一种简单、低成本的方法。
由于采用STM32普通I/O口输出PWM波，理论上可以直接用STM32普通I/O口直接与BTN7971相连，但是驱动电路需要实现电平转换，也要防止驱动芯片上大电流烧坏单片机，所以可以加个74HC244芯片隔离一下。
因此，在本次设计中，方案一和方案二均满足要求，最终采用方案一进行设计四、总体电路设计本次设计的总体框图如上图所示。
电源部分由直流电源端输入15V或者更高电压的直流电，然后经辅助电源降压成5V之后，用来供给STM32控制电路（该控制电路自带一块LM1117-3.3的线性稳压芯片，可以将5V电源降成3.3V供给STM32使用）；除此之外，直流电源还直接将电源供给主电路，用于驱动电机运转。
控制电路在本次设计中具有两个作用：第一、产生PWM信号，来控制BTN7971芯片；第二、最为过电流、电压检测的ADC采样功能，从而计算出电流和电压值，进行过电流、过电压的保护。
五、功能电路设计5.1、辅助电源的设计辅助电源芯片采用LM2596-5开关电源芯片。
电路原理图如下图5-1所示：图5.1-1 辅助电源原理图5.2、驱动电路的设计驱动电路芯片采用光耦POD817。
电路原理图如下图5-3所示：图5.2-2 驱动电路原理图查阅POD817光耦资料可知，开关速度需要满足一定的条件，因为输入端PWM波的频率为25KHz，因此该光耦速度必须满足要求。
5.3、控制电路的设计本次设计的控制电路采用STM32f103系列的单片机，其最小系统电路图如下图所示：图5.3-1 STM32f103最小系统本次设计中利用STM32的定时器输出两路互补的PWM波，其频率为25KHz，占空比可根据实际情况进行调节，实现正反转的控制功能。
除此之外，利用STM32内部自带的12位ADC可以采样电流反馈信号，和输入电压，实现过电流和过电压的监测。
在此给出STM32定时器的配置程序，其源代码如下：void PWM_Init(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure2;TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;TIM_BDTRInitTypeDef TIM_BDTRInitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB |RCC_APB2Periph_TIM1|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);GPIO_InitStructure2.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8;GPIO_InitStructure2.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure2.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure2);GPIO_InitStructure2.GPIO_Pin=GPIO_Pin_13;GPIO_InitStructure2.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure2.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure2);TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=2880-1;TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=0;TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0;TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure);TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM2;TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=500;TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity=TIM_OCNPolarity_High;TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState=TIM_OutputNState_Enable;TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState=TIM_OCIdleState_Reset;TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState=TIM_OCNIdleState_Reset;TIM_OC1Init(TIM1,&TIM_OCInitStructure);TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSRState = TIM_OSSRState_Disable;TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSIState = TIM_OSSIState_Disable;TIM_BDTRInitStructure.TIM_LOCKLevel = TIM_LOCKLevel_OFF;TIM_BDTRInitStructure.TIM_DeadTime = 0x90;TIM_BDTRInitStructure.TIM_Break = TIM_Break_Disable;TIM_BDTRInitStructure.TIM_BreakPolarity = TIM_BreakPolarity_High;TIM_BDTRInitStructure.TIM_AutomaticOutput = TIM_AutomaticOutput_Enable;TIM_BDTRConfig(TIM1,&TIM_BDTRInitStructure);TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);TIM_ARRPreloadConfig(TIM1, ENABLE);TIM_Cmd(TIM1,ENABLE);TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE);}5.4、检测电路的设计本次检测电路分为过电压检测和过电流检测，过电流检测利用主电路中BTN7971芯片的电流反馈引脚引出，下拉一个阻值为的电阻，ADC采样引脚处的电压值，以电压除以电阻值就可以得到电流的反馈值，就可以计算出实际的输出电流。