直流电动机PWM控制系统设计设计.doc

毕业设计论文 设计（论文）题目： 基于PWM专用集成芯片控制的直流电动机系统 下 达 日 期： 2014 年 月 日 开 始 日 期： 2014 年 月 日 完 成 日 期： 2014 年 月 日 指 导 教 师： 高文华 学 生 专 业： 电气自动化 班 级： 自动化1207班 学 生 姓 名： 王飞 教 研室主任： 王永康 电气工程 学院 陕西工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书 设计（论文）内容及要求： （一）设计（论文）内容 本设计采用PWM控制技术，利用斩波原理改变脉冲宽度，改变直流电动机两端的直流平均电压的大小，来实现对直流电动机的速度控制。 （二）要求 1．PWM控制器（或单片机）为核心。 2．运用PWM控制器（单片机）为核心，构建控制系统电路。 3. 利用PWM控制器（单片机）、大功率开关器件、隔离电路、驱动芯片等硬件，设计建立直流电动机PWM控制系统，力求实用、简单、经济。 4. 保护电路 技术指标： 1、采用速度、电流双闭环控制以提高系统控制精度； 2、输出信号稳定，以此来驱动大功率开关器件； 3、控制信号通过PWM控制器（单片机）对功率开关进行控制，使其满足按要求进行速度调节的要求。 4、 电动机额定数据为：10kW、220V、55A、1000r/min，电枢电阻Ra为0.5Ω，Ce=0.122V·min/r时间常数：Tl=0.02s,Tm=0.16s。 5、调速范围D=10。 6、稳态指标：无静差。 7、动态指标：电流超调量不大于5%；转速超调量不大于10%。 主要参考资料： (1( 电机控制专用集成电路 谭建成主编 机械工业出版社 (2( 电气传动的脉宽调制控制技术 吴守箴主编 机械工业出版社 (3( 电力电子技术 王兆安 黄俊主编 机械工业出版社 (4( 电力拖动自动控制系统 陈伯时主编 机械工业出版社 (5( 自动控制原理与系统 孔凡才主编 机械工业出版社 (6( 单片机原理与应用 王津主编 重庆大学出版社 陕西工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书 进 程 计 划 表 序号 起止日期 计划完成内容 实际完成情况 检查签名 1 2 3 4 5 6 第一周 第二周 第三周 第四周 第五周 第六周 任务下达，查阅资料 控制方案确定 控制系统设计 参数计算及绘制系统图 编写论文资料并完善 整理资料答辩 目录 摘 要 2 1系统内容简介 3 1.1 PWM调速方案的优越性 3 1.2直流电机PWM调速基本原理 4 2系统概述 5 2.1 调速系统构成 5 2.2 直流电动机的脉宽调制的工作原理 5 2.3 主回路 7 3单元电路设计 10 3.1 PWM驱动装置控制电路 10 3.2 SG1731集成PWM控制器的脉宽调制 10 3.3主开关驱动电路设计 12 3.3.1采用光电耦合器进行隔离 12 3.3.2采用UAA4002进行基极驱动 13 3.3.3 UAA4002的工作原理简介及应用接线图 14 3.4桥式PWM降压斩波电路 15 3.5电容滤波三相桥式不可控整流电路 16 3.5.1基本原理 16 3.5.2电路图 16 3.6 转速、电流双闭环调节电路 17 3.6.1电路原理 17 3.6.2转速反馈环节 18 3.6.3 电流反馈环节 19 4相关数据计算 20 总结 22 参 考 文 献 23 附录一 24 致谢 25 摘 要 直流电机由于具有速度控制容易，启、制动性能良好，且在宽范围内平滑调速等特点而在冶金、机械制造、轻工等工业部门中得到广泛应用。直流电动机转速的控制方法可分为两类，即励磁控制法与电枢电压控制法。励磁控制法控制磁通，其控制功率虽然小，但低速时受到磁饱和的限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制;而且由于励磁线圈电感较大，动态响应较差。所以常用的控制方法是改变电枢端电压调速的电枢电压控制法。调节电阻R即可改变端电压，达到调速目的。 但这种传统的调压调速方法效率低。随着电力电子技术的进步，发展了许多新的电枢电压控制方法，其中PWM(脉宽调制)是常用的一种调速方法。其基本原理是用改变电机电枢(定子)电压的