基于单片机的直流同步电机调速系统研究

目　　录

摘　　要 4

ABSTRACT 5

1　引言 6

1.1　同步电机调速与节能运行技术的重要意义 6

1.2　同步电机调速技术概述 6

1.2.1　传统调速与调速 6

1.2.2　调速的基本原理 7

1.2.3　调速的工作方式 7

1.2.4　调速的适用场合 8

1.3　节能运行技术发展现状 8

1.3.1　节能运行的基本原理 8

1.3.2　节能运行在调速上的实现 9

1.４　本文任务 10

2　节能运行的工作原理 11

2.1　功率因数的测量与计算 11

2.1.1　信号的过零检测 11

2.1.2　功率因数的计算 11

2.1.3　技术难点和解决方式 13

2.2　基于单片机的PID调节 13

2.2.1　PID调节的原理 13

2.2.2　运算方式的选择 14

3　系统构成 15

3.1　硬件选择与连接 15

3.1.1　单片机与功率因数检测电路 15

3.1.2　电机运行控制电路 15

3.1.3　数据输入与显示电路 15

3.2　工作原理 18

3.2.1　键盘 18

3.2.2　显示 18

４　控制与运行方式 20

4.1　运行方式及参数设置 20

4.1.1　可选方式与参数 20

4.1.2　操作流程 20

4.2　程序设计 21

4.2.1　主程序流程图 21

4.2.2　数据处理程序流程图 22

4.2.3　键盘扫描程序流程图 23

5　结论 24

结束语 26

谢　辞 28

参考文献 30

摘　　要

在电气时代的今天，直流同步电机是工农业生产中最重要的拖动设备之一，因其结构简单、维修容易，又具有非常优秀的线性机械特性、较宽的调速范围、良好的起动性以及简单的控制电路等优点，因此在社会的各个领域中都得到了十分广泛的应用。但电机直接调速时的电流和机械冲击过大，对其自身及拖动设备的使用寿命都会产生影响，较大的电网压降还会影响电网供电和其他设备运行。因此，采用电机调速技术势在必行。

本文通过分析直流同步电机调速工作原理，在Intel 89C51单片机基础上对其软硬件进行了适当扩展，并添加了人机界面，从而可对电机运行的各参数进行设定和修改。借助功率因数测量电路和调速的晶闸管调压电路组成的闭环反馈系统，单片机可以根据负载变化相应地调整电机输出电压，使电机始终工作在设定功率因数下，从而实现直流同步电机的恒功率因数控制，达到节能运行的目的。

关键词：同步电机；功率因数；单片机；调速；节能运行