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1、电拖课程设计I摘要摘要某些场合往往要求直流电机的转速在一定范围内可调节，例如，电车、机床等，调节范围根据负载的要求而定。调速可以有三种方法：（1）改变电机两端电压；（2）改变磁通；（3）在电枢回路中，串联调节电阻。本设计采用PWM（脉冲宽度调制）是通过控制固定电压的直流电源开关频率，改变负载两端的电压，从而达到控制要求的一种电压调整方法。PWM（脉冲宽度调制）是通过控制固定电压的直流电源开关频率，改变负载两端的电压，从而达到控制要求的一种电压调整方法。采用了 AT89S52 单片机作为整个控制系统的控制电路的核心部分，配以各种显示、驱动模块，实现对电动机转速参数的显示和测量；由命令输入模块、中
2、断模块以及 H 型驱动模块组成。由 H 桥实现正反转。关键字关键字：AT89S52单片机；PWM 技术；正反转；调速电拖课程设计目录目录摘要.I前言 .1第一章 直流电机的工作原理 .21.1 直流电机的工作原理.21.2机械特性表达式.31.3 直流电机的调速 .5第二章 PWM 控制技术.72.1 PWM 的基本原理.72.2 PWM 在直流调速中的应用.72.3 H 桥式可逆 PWM 变换器.8第三章 直流电动机调速系统设计 .113.1 硬件系统 .113.1.1 单片机的选型 .113.1.2 功率放大驱动电路设计 .123.2 主电路设计 .133.2.1 延时保护电路 .133.
3、2.2 主电路 .143.3 系统总体图 .163.4 主程序设计 .16总结和体会 .18参考文献 .19附录： .20电拖课程设计- 1 -前言前言由于直流电动机具有良好的起动、制动性能适宜在大范围内平滑调速 因此在许多需要调速或快速正反向的电力拖动系统中得到了广泛的应用。而且从控制的角度来看，直流调速还是交流调速，都用到拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础由运算放大器、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非常复杂功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难触发精度易受电网电压波动的影响，触发脉冲不对称度较大，调节器中的运算放大器，因网压和温度变化引起的漂移会
4、产生运算误差，模拟器件老化也会引起运算误差，甚至使已经整定好的系统性能变差，这些都阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异使许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，不但为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，而且使系统能达到了更高的性能从而大大节约了人力资源，降低了系统成本有效地提高了工作效率。第一章第一章 直流电机的工作原理直流电机的工作原理1.1 直流电机的工作原理直流电机的工作原理如果直流电机的两个电刷加上直流电源，如上图（a）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
5、用，其方向可由左手定则判定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子逆时针转动。如果转子转到如上图（b）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。其受到电磁力的作用方向由左手定则判定，它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。这就是直流电动机的工作原理。外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是交流的，其产生的转矩的方向却是不变的。实用中的直流电动机转子上的绕组也不是由一个线圈构成，是由多个线圈连接而成，以减少电动机电磁转矩的波动。1.2 机械特性表达式机械特性表达式当电
6、枢两端额定电压、气隙每极磁通量为额定值、电枢回路不串电阻时，即 = ， = ， = 0n =2= 0 理想空载转速时，此时n0=， = 0= 0，= 机械特性的斜率因为下倾的斜率 较小，转速变化较小，特 =2性较平，称为硬特性。斜率大时的特性称为软特性。，及电动机启动时，此时电枢电流为启动 = 0= = 0电流：= 电磁转矩为启动转矩 = = . 分析分析 四个特殊点四个特殊点：（电机型号见附录）：（电机型号见附录）1）理想空载点 A（ 0，）0 = 0.95= 0.95 220 = 209 ( )= 0.13930=220 0.1393= 1579( )2)实际空载点 A（）， 00= =
7、154.7 140.1 = 14.6( )0= 0 = 1579 8 = 1571( )3)额定工作点 C（ ），= 9.55= 9.55 22 = 140.1( )4)堵转点 B （ ， 0 ）= = 9.55= 9.55 0.1393 116.3 = 154.7( )nA CBnnAT1.3 直流电动机启动直流电动机启动1.3.1 启动条件启动条件因为电枢电流很大 故会出现:1、危及直流电机本身安全，2、使电刷与转向器间产生强烈的火花，3、使电刷与转向器表面接触电阻增大，4、使电动机在正常运行时的转速降落增大。 因此一般直流电机不允许直接启动，并且要有足够大的启动转矩，。1.3.2 直流电动机启动直流电动机启动启动方法有三种有三种：1、直接启动快、设备简单，但冲击电流较大，要考虑电机和电源能否承受得住。2、电枢回路串电阻启动设备成本低，冲击电流小，随转速增加慢慢切除电阻（有专门的启动器）3、降压起动，电枢电压慢慢升高，调压设备成本高。1.3 直流电机的调速直流电机的调速拖动负载运行的他励直流电机，其转速是由负载特性和机械特性的交叉点（工作点）决定，工作点改变，转速也随之改变。总的来说有三种调速方法：1） 改变电枢回路电阻调速 当负载一定时，随着
