数字PWM直流调速系统的设计

摘  要

PWM控制技术是一中广泛应用于控制领域的技术，其原理是利用冲量相等而形状不相同的窄脉冲加在具有惯性的环节时候，效果基本相通。在电力拖动系统中，调节电枢电压的直流调速是应用最广泛的一种调速方法，除了利用晶闸管整流器获得可调直流电压外，还可利用其它电力电子元件的可控性能，采用脉宽调制技术，直接将恒定的直流电压调制成极性可变，大小可调的直流电压，用以实现直流电动机电枢两端电压的平滑调节，构成直流脉宽调速系统，随着电力电子器件的迅速发展，采用门极可关断晶体管GTO、全控电力晶体管GTR、P-MOSFET、绝缘栅晶体管IGBT）等一些大功率全控型器件组成的晶体管脉冲调宽型开关放大器（Pulse Width Modulated），已逐步发展成熟，用途越来越广。

关键词    直流调速  PWM控制   闭环控制

目录

摘  要 I

Abstract II

第一章绪论 1

1.1电气传动技术发展现状 1

1.2 微机控制电机的发展现状 2

1.3电机微机控制系统的特点 3

1.4 设计主要内容和要求 3

第2章 直流电机调速控制系统方案确定 6

2.1 直流电机调速方案的提出 6

2.1.1 直流调速方式的确定 9

2.1.2 直流脉宽调速 10

2.2 系统的组成和工作原理 11

2.2.1 PWM调速系统的组成 12

2.2.2 双闭环调速系统的设计 12

第3章 直流调速系统的主电路设计 19

3.1 功率变换器 19

3.2 主电路器件选择及参数计算 21

3.2.1 变压器的选择 22

3.2.2 IGBT的选择 23

3.3驱动电路的设计 23

3.4 保护电路的设计 24

3.4.1 泵升电压检测和控制电路的设计 24

3.4.2 IGBT缓冲电路的设计 24

第4章 控制电路的设计 27

4.1 单片机选择及存储器扩展 27

4.1.1 单片机的选择 27

4.1.2 存储器扩展 29

4.2 I/O接口芯片及A/D转换芯片 30

4.2.1 I/O接口芯片 30

4.2.2 A/D转换芯片 33

4.3 反馈电路的设计 33

4.3.1 转速反馈 33

4.3.2 电流反馈 34

4.4 PWM调制器 34

4.5 死区的设置 42

第5章 软件设计 44

5.1 系统的整体设计 44

5.2 主程序设计 45

5.3数字电流调节器和数字转速调节器的算法及软件实现 48

5.4 系统的软件抗干扰措施 52

5.4.1 模拟输入信号的噪声滤波 52

5.4.2 防止程序运行失常的软件措施 52

5.4.3 软件冗余技术 52

结  论 54

致  谢 55

参考文献 56

附录1 57

附录2 62