直流電機(jī)的PWM調(diào)速控制器畢業(yè)論文.doc

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1、直流電機(jī)的PWM調(diào)速控制器畢業(yè)論文目錄緒論1第一章脈寬調(diào)制(PWM)直流調(diào)速控制概述21.1直流電機(jī)調(diào)速原理21.2PWM控制技術(shù)的應(yīng)用21.2.1PWM在直流調(diào)速中的應(yīng)用21.2.2PWM相關(guān)概念31.2.3PWM控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的原理31.3設(shè)計(jì)目標(biāo)4第二章元器件應(yīng)用介紹52.1二極管52.1.1整流二極管62.1.2穩(wěn)壓二極管62.1.3續(xù)流二極管62.2整流橋堆72.3三端穩(wěn)壓器72.3.1固定輸出三端穩(wěn)壓器82.3.1運(yùn)算放大器112.3.2LM324運(yùn)算放大器112.4電壓比較器122.4.1LM393比較

2、器122.5三極管142.5.1NPN型、PNP型三極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)142.5.2NPN型三極管電流放大原理152.5.3晶體三極管的三種工作狀態(tài)152.6場(chǎng)效應(yīng)管162.6.1場(chǎng)效應(yīng)管的作用與特點(diǎn)162.6.2場(chǎng)效應(yīng)管的分類172.6.3關(guān)于MOSFET—IRF740172.7光電耦合器18第三章電路設(shè)計(jì)193.1直流電源193.1.1±6V直流穩(wěn)壓電源19193.1.2為直流電機(jī)供電的+36V直流電壓213.2三角波和PWM波發(fā)生電路223.2.4CD4520引腳圖及引腳功能263.2.5CD4520功能273

3、.3運(yùn)放電路LM324的原理及波形273.3.1參數(shù)計(jì)算303.3.2元器件參數(shù)選擇303.4方波輸出313.5H橋驅(qū)動(dòng)電路333.5.1H橋驅(qū)動(dòng)電路原理333.6單雙極性可逆變換器比較363.7H橋驅(qū)動(dòng)電路器件38第四章總結(jié)39致謝40參考文獻(xiàn)41附圖一42附圖二42附表14319畢業(yè)設(shè)計(jì)論文直流電機(jī)的PWM調(diào)速控制器緒論在當(dāng)今社會(huì)生活中，電子科學(xué)技術(shù)的運(yùn)用越來越深入到各個(gè)行業(yè)之中，并得到了長(zhǎng)期的發(fā)展和進(jìn)步，自動(dòng)化控制更是得到了廣泛的應(yīng)用，其中一項(xiàng)重要的應(yīng)用就是——自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)。直流電機(jī)由于具有速度控制容易，啟、

4、制動(dòng)性能良好，且在脈寬范圍內(nèi)平滑調(diào)速等特點(diǎn)而在冶金、機(jī)械制造、輕工等工業(yè)部門中得到廣泛應(yīng)用。直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制方法可分為兩類，即勵(lì)磁控制法與電樞電壓控制法。勵(lì)磁控制法控制磁通，其控制功率雖然小，但低速時(shí)受到磁飽和的限制，高速時(shí)受到換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制；而且由于勵(lì)磁線圈電感較大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差。所以常用的控制方法是改變電樞端電壓調(diào)速的電樞電壓控制法。調(diào)節(jié)電阻R即可改變端電壓，達(dá)到調(diào)速目的。但這種傳統(tǒng)的調(diào)壓調(diào)速方法效率低。伴隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，開關(guān)速度更快、控制更容易的全控型電力電子器件（GTR、MO

5、SFET、IGBT、PIC）逐漸成為主流，由他們組成的各種功率變換裝置也隨之發(fā)展，從而使直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置的種類不斷拓展，性能不斷提高。其中PWM（脈寬調(diào)制）是常用的一種調(diào)速方法。PWM（脈寬調(diào)制）具有極大的優(yōu)越性：主電路簡(jiǎn)單，需要的功率器件少：開關(guān)頻率高，快速響應(yīng)性好，電流容易連續(xù)，諧波少，電極損耗及發(fā)熱都較??；波形系數(shù)好，對(duì)電網(wǎng)功率因數(shù)高；低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬，可達(dá)1:10000左右。若與快速響應(yīng)的電機(jī)配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)；功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開關(guān)頻

6、率適當(dāng)時(shí)，開關(guān)損耗也不大，因而裝置效率較高。本設(shè)計(jì)采用PWM技術(shù)對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，與一般直流調(diào)速相比，既減少了對(duì)電源的污染，而且使控制過程更簡(jiǎn)單方便，又因?yàn)榫€路的簡(jiǎn)單化、功率器件需用的減少，使系統(tǒng)的維護(hù)、維修變得更加簡(jiǎn)單，同時(shí)動(dòng)、靜態(tài)性能卻提高了。19畢業(yè)設(shè)計(jì)論文直流電機(jī)的PWM調(diào)速控制器第一章脈寬調(diào)制(PWM)直流調(diào)速控制概述1.1直流電機(jī)調(diào)速原理當(dāng)改變勵(lì)磁電流時(shí)，可以改變磁通量的大小，從而達(dá)到變磁通調(diào)速的目的。但由于勵(lì)磁線圈發(fā)熱和電動(dòng)機(jī)磁飽和的限制，電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和磁通量只能在低于其額定值的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，故只

7、能弱磁調(diào)速。而對(duì)于調(diào)節(jié)電樞外加電阻R時(shí)，會(huì)使機(jī)械特性變軟，導(dǎo)致電機(jī)帶負(fù)載能力減弱。當(dāng)改變電樞電壓理想空載轉(zhuǎn)速隨電樞電壓升降而發(fā)生相應(yīng)的升降變化。不同電樞電壓的機(jī)械特性曲線相互平行，說明硬度不隨電樞電壓的變化而改變，電機(jī)帶負(fù)載能力恒定。當(dāng)我們平滑調(diào)節(jié)他勵(lì)直流電機(jī)電樞兩端電壓時(shí)，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無級(jí)調(diào)速。1.2PWM控制技術(shù)的應(yīng)用PWM是PulseWidthModulation的縮寫，即脈沖寬度調(diào)制，是通過對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效地獲得所需要波形(含形狀和幅值)。調(diào)速可分為直流調(diào)速和交流調(diào)速。盡管直流電機(jī)比交流電

8、機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高、維修保養(yǎng)貴，但是其調(diào)速性能好，所以在調(diào)速傳動(dòng)領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位。1.2.1PWM在直流調(diào)速中的應(yīng)用PWM廣泛應(yīng)用于直流調(diào)速系統(tǒng)，例如，以往普遍應(yīng)用的晶閘管相控整流—直流電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，現(xiàn)在也發(fā)展了全波步控整流PWM斬波—直流電壓調(diào)速系統(tǒng)，開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)也是有直流斬波器供電的。PWM控制技術(shù)是利用半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷把直流電壓變