毕业设计---基于单片机的PWM直流电机调速系统设计

1、 1 第第 1 章章 引引 言言 1.1 概况概况 现代工业的电力拖动一般都要求局部或全部的自动化，因此必然要与各种控制元 件组成的自动控制系统联系起来，而电力拖动则可视为自动化电力拖动系统的简称。 在这一系统中可对生产机械进行自动控制。 随着近代电力电子技术和计算机技术的发展以及现代控制理论的应用，自动化电 力拖动正朝着计算机控制的生产过程自动化的方向迈进。以达到高速、优质、高效率 地生产。在大多数综合自动化系统中，自动化的电力拖动系统仍然是不可缺少的组成 部分。另外，低成本自动化技术与设备的开发，越来越引起国内外的注意。特别对于 小型企业，应用适用技术的设备，不仅有益于获得经济效益，而且能

2、提高生产率、可 靠性与柔性，还有易于应用的优点。自动化的电力拖动系统更是低成本自动化系统的 重要组成部分。 在如今的现实生活中，自动化控制系统已在各行各业得到广泛的应用和发展，其 中自动调速系统的应用则起着尤为重要的作用。虽然直流电机不如交流电机那样结构 简单、价格便宜、制造方便、容易维护，但是它具有良好的起、制动性能，宜于在广 泛的范围内平滑调速，所以直流调速系统至今仍是自动调速系统中的主要形式。现在 电动机的控制从简单走向复杂，并逐渐成熟成为主流。其应用领域极为广泛，例如： 军事和宇航方面的雷达天线、火炮瞄准、惯性导航等的控制；工业方面的数控机床、 工业机器人、印刷机械等设备的控制；计算机

3、外围设备和办公设备中的打印机、传真 机、复印机、扫描仪等的控制；音像设备和家用电器中的录音机、数码相机、洗衣机、 空调等的控制。 随着电力电子技术的发展， 开关速度更快、 控制更容易的全控型功率器件MOSFET 和IGBT成为主流，脉宽调制技术表现出较大的优越性：主电路线路简单，需要用的功 率元件少；开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗和发热都较小；低速性能 好，稳速精度高，因而调速范围宽；系统快速响应性能好，动态抗扰能力强；主电路 元件工作在开关状态，导通损耗小，装置效率较高；近年来，微型计算机技术发展速 度飞快，以计算机为主导的信息技术作为一崭新的生产力，正向社会的各个领域渗透， 直

4、流调速系统向数字化方向发展成为趋势。 2 1.2 国内外发展概况国内外发展概况 电力电子技术、功率半导体器件的发展对电机控制技术的发展影响极大，它们是 密切相关、相互促进的。近 30 年来，电力电子技术的迅猛发展，带动和改变着电机控 制的面貌和应用。驱动电动机的控制方案有三种：工作在通断两个状态的开关控制、 相位控制和脉宽调制控制，在单向通用电动机的电子驱动电路中，主要的器件是晶闸 管，后来是用相位控制的双向可控硅。在这以后，这种半控型功率器件一直主宰着电 机控制市场。到 70 和 80 年代才先后出现了全控型功率器件 GTO 晶闸管、GTR、 POWER-MOSFET、IGBT 和 MCT 等。利用这种有自关断能力的器件，取消了原来普 通晶闸管系统所必需的换相电路，简化了电路结构，提高了效率，提高了工作频率， 降低了噪声，也缩小了电力电子装置的体积和重量。后来，谐波成分大、功率因数差 的相控变流器逐步由斩波器或 PWM 变流器所代替，明显地扩大了电机控制的调运范 围，提高了调速精度，改善了快速性、效率和功率因数。 直流电机脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation-简