論文-單片機(jī)實現(xiàn)直流調(diào)速控制

1、1.引言在目前的傳動系統(tǒng)中，盡管交流電機(jī)在調(diào)速控制領(lǐng)域取得了飛速的發(fā)展，在許多領(lǐng)域取代了直流電機(jī)，但直流電機(jī)在起動、制動和調(diào)速方面，以及在只有直流電源的場合的應(yīng)用優(yōu)勢，使直流電機(jī)任然具有廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的直流電機(jī)調(diào)速方法很多，如調(diào)壓調(diào)速、軟磁調(diào)速等，它們存在著調(diào)速響應(yīng)慢、精度差、調(diào)速裝置復(fù)雜的缺點。目前隨著電力開關(guān)半導(dǎo)體器件的發(fā)展，直流電機(jī)脈寬調(diào)制（PWM）直流調(diào)速技術(shù)得到了飛速發(fā)展，它具有的調(diào)速精度高、響應(yīng)速度快、調(diào)速范圍寬和耗損低等特點，使之成為直流電機(jī)應(yīng)用的主要調(diào)速方式。2.PWM直流調(diào)速原理PWM調(diào)速方法通常采用功率場效應(yīng)管作為主開關(guān)元件，通過改變開關(guān)元件的導(dǎo)通方式及通斷比來改變輸出電

2、壓的大小與極性。當(dāng)開關(guān)管柵極輸入高電平時，開關(guān)管導(dǎo)通，直流電動機(jī)直流繞組兩端有電壓后，柵極輸入低電平，開關(guān)管截止，電動機(jī)電樞兩端電壓為零。后柵極輸出重新變?yōu)楦唠娖健ｉ_關(guān)管重復(fù)面前的工作，這樣，對應(yīng)著輸入電平的高低，直流電動機(jī)電樞繞組兩端的電壓波形如圖1所示。在PWM調(diào)速系統(tǒng)中，在電源壓力Ud不變的情況下，電樞端電壓的平均值Uo取決于占空比的大小，即改變占空比的值可以該店電樞端電壓的平均值，從而達(dá)到調(diào)速的目的。一般可以采用定款調(diào)頻、調(diào)寬調(diào)頻、定頻調(diào)寬三種方法改變占空比的值，但是錢兩種方法在調(diào)速時改變了控制脈寬的周期，當(dāng)控制脈沖的頻率與系統(tǒng)的固有頻率接近時將會引起振蕩，因此常采用定頻調(diào)寬法改變占空

3、比的值，從而改變直流電動機(jī)電樞兩端電壓。3.PWM控制系統(tǒng)硬件組成系統(tǒng)要求電機(jī)能按照設(shè)定值運轉(zhuǎn)，并能實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制，同時電機(jī)的轉(zhuǎn)速能通過編碼器反饋給單片機(jī)，實現(xiàn)速度的閉環(huán)控制。根據(jù)直流電機(jī)的PWM控制要求，控制系統(tǒng)的硬件部分主要直流電機(jī)功率驅(qū)動、電機(jī)軸位置檢測反饋、LED數(shù)碼管顯示以及操作按鍵等幾個部分。3.1直流電機(jī)功率驅(qū)動電路直流電機(jī)功率驅(qū)動采用IRF520 NChannel功率場效應(yīng)管具體電路如圖2所示。圖2中，場效應(yīng)管的驅(qū)動采用了光電隔離將直流電機(jī)的工作電源與單片機(jī)系統(tǒng)的工作電源隔離開來，提高了系統(tǒng)的可靠性；采用4個功率場效應(yīng)管組成的全橋點了，方便了直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，在電機(jī)換向控制時要注意一組管子管斷后另一組才能導(dǎo)通，避免同側(cè)管子同時導(dǎo)