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基于SVPWM控制的自动落纱调速系统_王飞

基于SVPWM控制的自动落纱调速系统_王飞
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直流电机调速控制系统设计

成绩 电气控制与PLC 课程设计说明书 直流电机调速控制系统设计 . Translate DC motor speed Control system design 学生姓名王杰 学号20130503213 学院班级信电工程学院13自动化 专业名称电气工程及其自动化 指导教师肖理庆 2016年6月14日

目录 1 直流电机调速控制系统模型 0 1.1 直流调速系统的主导调速方法 0 因此,降压调速是直流电机调速系统的主导调速方法。 0 1.2 直流电机调速控制的传递函数 0 1.2.1 电流与电压的传递函数 (1) 1.2.2 电动势与电流的传递函数 (1) 由已学可知,单轴系统的运用方程为: (1) 1.3 直流调速系统的控制方法选择 (2) 1.3.1 开环直流调速系统 (3) 1.3.2 单闭环直流调速系统 (3) 由前述分析可知,开环系统不能满足较高的调速指标要求,因此必须采取闭环控制系统。图1-4所示的是,转速反馈单闭环调速系统,其是一种结构相对复杂的反馈控制系统。转速控制是动态性能的控制,相比开环系统,速度闭环控制的控制精度及控制稳定性要好得多,但缺乏对于静态电流I的有效控制,故这类系统被称之为“有静差”调速系统。 (3) 1.3.3 双闭环直流调速系统 (4) 图1-4 双闭环控制直流调速控制系统 (4) 1.3.3.1 转速调节器(ASR) (4) 1.3.3.1 电流调节器(ACR) (4) 1.4 直流电机的可逆运行 (5) 1.2 ×××××× (7) 1.2.1 电流与电压的传递函数 (7) .. 7 3 PLC在直流调速系统中的应用 (8) 2 ××××× (9) 2.1 ×××××× (9) 2.1.1 ×××× (9) 3 ××××× (11) 3.1 ×××××× (11) 3.1.1 ×××× (11) 参考文献 (12) 附录 (13) 附录1 (13) 附录2 (13)

直流电动机脉宽调速控制系统的设计

课题名称直流电动机脉宽调速系统设计及实现 专业电气工程及其自动化 班级电气①班 学生姓名夏禹 学号 46 指导教师吴生彪

一:设计原理 1.系统设计原理 脉宽调制技术是利用数字输出对模拟电路进行控制的一种有效技术,尤其是在对电机的转速控制方面,可大大节省能量,PWM 控制技术的理论基础为:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同,使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制,既可改变逆变电路输出电压的大小,也可改变输出频率。 直流电动机的转速n 和其他参量的关系可表示为 a a a e U I R n C -= Φ ∑ (1) 式中 Ua ——电枢供电电压(V ); Ia ——电枢电流(A ); Ф——励磁磁通(Wb ); Ra ——电枢回路总电阻(Ω); CE ——电势系数, ,p 为电磁对数,a 为电枢并联支路数,N 为导体数。 由式(1)可以看出,式中Ua 、Ra 、Ф三个参量都可以成为变量,只要改变其中一个参量,就可以改变电动机的转速,所以直流电动机有三种基本调速方法:(1)改变电枢回路总电阻Ra ;;(2)改变电枢供电电压Ua ;(3)改变励磁磁通Ф 下图为PMW 直流电机设计框图

基本原理 脉冲宽度调制(PWM)是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用,方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的,因为在给定的任何时刻,满幅值的直流供电要么完全有(ON),要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候,断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够,任何模拟值都可以使用PWM进行编码。简而言之,就是用改变电机电枢(定子)电压的接通和断开的时间比(占空比)来控制马达的速度,在脉宽调速系统中,当电机通电时,其速度增加;电机断电时,其速度减低。只要按照一定的规律改变通、断电的时间,即可使电机的速度达到并保持一稳定值。 3.直流电机PWM调速基本原理 PWM方式是在大功率开关晶体管的基极上,加上脉冲宽度可调的方波电压,控制开关管的导通时间t,改变占空比,达到控制目的。图1是直流PWM系统原理框图。这是一个双闭环系统,有电流环和速度环。在此系统中有两个调节器,分别调节转速和电流,二者之间实行串级连接,即以转速调节器的输出作为电流调节器的输入,再用电流调节器的输出作为PWM的控制电压。核心部分是脉冲功率放大器和脉宽调制器。控制部分采用SG1525(脉宽调制芯片SG1525具有欠压锁定、故障关闭和软起动等功能,因而在中小功率电源和电机调速等方面应用较广泛。SG1525是电压型控制芯片,利用电压反馈的方法控制PWM信号的占空比,整个电路成为双极点系统的控制问题,简化了补偿网络的设计。)集成控制器产生两路互补的PWM脉冲波形,通过调节这两路波形的宽度来控制H电路中的GTR 通断时间,便能够实现对电机速度的控制。为了获得良好的动、静态品质,调节器采用PI调节器并对系统进行了校正。检测部分中,采用了霍尔片式电流检测装置对电流环进行检测,转速还则是采用了测速电机进行检测,能达到比较理想的检测效果。

电机调速控制系统设计

一、问题描述 针对电机调速控制系统,设计计算机可实现的PID 控制器,利用simulink 平台实验研究,确定最佳的离散周期并给出实验结果分析和与连续PID 控制器的比较。离散控制器输出连续的受控过程时加零阶保持器。 有余力的同学可尝试设计最小拍无波纹控制器。 二、理论方法分析 离散控制系统所特有的一个参数就是采样周期。可以说离散控制系统的采样周期的选择的基本原则是活的最高的体统性能性价比。 由于采样周期的选择是众多因素的折中考虑,所以一般中有一些近似的计算公式和经验数值可以利用。 在PID 整定完的系统中,对于输入阶跃响应信号可以用两种方法计算出采样周期; ⑴考虑系统阶跃响应的上升时间r t ,则有采样周期24 r s r t T t ≤≤;r t 表示系统的反映速度。 ⑵知道系统是有自平衡的过程,采用过程时间常数 95T ,95T 定义为阶跃响应)(t y 从0变到95%)(∞y 的时间,它综合反映了过程的自平衡能力,其经验公式为 95 9517.007.0T T T s ≤≤。 三、实验设计与实现 搭建Simulink 图后,观测输出波形,发现,上升至95%所需时间约为0.268s

因为959517.007.0T T T s ≤≤。故取Ts 为0.02. 再搭建离散控制系统Simulink 图 四、实验结果与分析 PID 控制器与离散控制比较。见下图:

比较后发现:利用离散控制系统设计的系统性能指标能够达到PID所要求的水平。 五、结论与讨论 利用离散控制系统设计方法设计的离散控制系统与PID整定法设计的连续控制系统性能基本接近。 但在某些场合,特别是现代的工业过程控制中,利用数字电子元件设计的系统有诸多优势:例如方便与计算机相连,便于历史、实时数据存储和传输等 事后感: 由于这部分理论知识学习的不扎实,实验过程中似有“云里雾里”之感…… 参考文献: [1] 杨平等编著,自动控制原理实验与实践. 北京:中国电力出版社,2005 [2] 杨平等编著,自动控制原理理论篇. 北京:中国电力出版社,2009

PWM控制电机调速系统

摘要:提出一个基于PWM控制的直流电机控制系统,从硬件电路和软件设计两方面进行系统设计,介绍了调速系统的整体设计思路、硬件电路和控制算法。下位机采用MPC82G516实现硬件PWM的输出,从而控制电机的电枢电压,并显示电机调速结果。上位机采用LABVIEW软件,实现实时跟踪与显示。最后对控制系统进行实验,并对数据进行分析,结果表明该系统调速时间短,稳定性能好,具有较好的控制效果。 随着计算机控制技术的发展,微处理器已经广泛使用于直流传动系统,实现了全数字化控制。电机采用微处理器控制的电压、电流、转矩、转速、转角等,实现全数字直流调速,控制精度、可靠性、稳定性、电机的性能得到提高。目前,PWM 调速成为电机调速的新方式,并凭借开关频率高、低速运行稳定、动态 [1-6][5-6]性能优良、效率高等优点,在电机调速中被普遍运用。但很多文献提到的 PWM 信号,多采用软件 PWM调速,即通过单片机的中断实现,缺点是占系统资源,易受系统中断影响和干扰,造成系统不稳定。本文将针对这一点,设计一种基于硬件 PWM 控制,调速时间更短的电机调速系统,并具有较好的稳定性能。 一、电机控制系统的整体设计 1.1 系统整体设计原理图 系统整体设计如图1所示,主要原理框图包括:LCD显示、按盘输入、测速模块、PWM调速模块四部分。电路原理图如图2所示: 图 1

图2 1.2 PWM信号 PWM信号的产生采用硬件PWM信号,即不采用中断实现PWM信号,而是利用单片机MPC82G516的PCA模式,PCA设置成PWM模式直接产生PWM信号。频率取决于PCA定时器的时钟源,占空比取决于模块捕获寄存器CCAPNL与扩展的第9位ECAPNL的值。由于使用9位比较,输出占空比可以真正实现0%到100%可调,占空比计算公式为: 占空比=1-{ ECAPnH,[CCAPnH]}/256 在电源电压 Ud 不变的情况下,电枢端电压的平均值取决于占空比η 的大小。通过改变η 的值可以改变电枢端电压的平均值,从而达到调速的目的。 1.3 测速模块 测速模块采用自带霍尔传感器并具有整形功能的直流电机调速板 J1,该模块能实现电机正反转、测速、调速功能,并自带整形芯片,调试效果较好。通过霍尔传感器把测速脉冲信号送单片机 P3.2,由单片机 P1.0送到测速模块第 5 脚,控制电机正反转。PWM 信号由 P1.2 送到测速模块第 3 脚,实现电机的调速。 1.4 I/O接口电路 输入模块采用 4 个按键 S1、S2、S3、S4,接在单片机 P1.4、P1.5、P1.6、P1.7,分别实现启动、加速、扩展功能、减速功能。电机正反转控制由 P1.0 送到测速模块第 1 脚。输出显示模块采用 LCD1602,是一种内置 8192 个 16*16

直流电机PWM调速与控制设计报告

综合设计报告 单位:自动化学院 学生姓名: 专业:测控技术与仪器 班级:0820801 学号: 指导老师: 成绩: 设计时间:2011 年12 月 重庆邮电大学自动化学院制

一、题目 直流电机调速与控制系统设计。 二、技术要求 设计直流电机调速与控制系统,要求如下: 1、学习直流电机调速与控制的基本原理; 2、了解直流电机速度脉冲检测原理; 3、利用51单片机和合适的电机驱动芯片设计控制器及速度检测电路; 4、使用C语言编写控制程序,通过实时串口能够完成和上位机的通信; 5、选择合适控制平台,绘制系统的组建结构图,给出完整的设计流程图。 6、要求电机能实现正反转控制; 7、系统具有实时显示电机速度功能; 8、电机的设定速度由电位器输入; 9、电机的速度调节误差应在允许的误差范围内。 三、给定条件 1、《直流电机驱动原理》,《单片机原理及接口技术》等参考资料; 2、电阻、电容等各种分离元件、IC、直流电机、电源等; 3、STC12C5A60S2单片机、LM298以及PC机; 四、设计 1. 确定总体方案; 2. 画出系统结构图; 3. 选择以电机控制芯片和单片机及速度检测电路,设计硬件电路; 4. 设计串口及通信程序,完成和上位机的通信; 5. 画出程序流程图并编写调试代码,完成报告;

直流电机调速与控制 摘要:当今社会,电动机作为最主要的机电能量转换装置,其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。无论是在工农业生产,交通运输,国防,航空航天,医疗卫生,商务和办公设备中,还是在日常生活的家用电器和消费电子产品(如电冰箱,空调,DVD等)中,都大量使用着各种各样的电动机。据资料显示,在所有动力资源中,百分之九十以上来自电动机。同样,我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。电动机与人的生活息息相关,密不可分。电气时代,电动机的调速控制一般采用模拟法、PID控制等,对电动机的简单控制应用比较多。简单控制是指对电动机进行启动,制动,正反转控制和顺序控制。这类控制可通过继电器,光耦、可编程控制器和开关元件来实现。还有一类控制叫复杂控制,是指对电动机的转速,转角,转矩,电压,电流,功率等物理量进行控制。 本电机控制系统基于51内核的单片机设计,采用LM298直流电机驱动器,利用PWM 脉宽调制控制电机,并通过光耦管测速,经单片机I/O口定时采样,最后通过闭环反馈控制系统实现电机转速的精确控制,其中电机的设定速度由电位器经A/D通过输入,系统的状显示与控制由上位机实现。经过设计和调试,本控制系统能实现电机转速较小误差的控制,系统具有上位机显示转速和控制电机开启、停止和正反转等功能。具有一定的实际应用意义。关键字:直流电机、反馈控制、51内核、PWM脉宽调制、LM298 一、系统原理及功能概述 1、系统设计原理 本电机控制系统采用基于51内核的单片机设计,主要用于电机的测速与转速控制,硬件方面设计有可调电源模块,串口电路模块、电机测速模块、速度脉冲信号调理电路模块、直流电机驱动模块等电路;软件方面采用基于C语言的编程语言,能实现系统与上位机的通信,并实时显示电机的转速和控制电机的运行状态,如开启、停止、正反转等。 单片机选用了51升级系列的STC12c5a60s2作为主控制器,该芯片完全兼容之前较低版本的所有51指令,同时它还自带2路PWM控制器、2个定时器、2个串行口支持独立的波特率发生器、3路可编程时钟输出、8路10位AD转换器、一个SPI接口等,

DEH调速控制系统

DEH在运行中通过对主汽门、调门阀位的控制实现对汽轮机转速的控制以及当汽轮机出现异常时进行危急遮断保护。 一.DEH调速控制系统: 1.1DEH调速控制的原理 DEH就是一个将电信号转变为现实阀位信号的东西,使用EH油为介质,当需要开大阀门时,伺服阀打到B位置,增加进入油动机的EH油,油动机中活塞上移带着阀门阀杆上移,将阀门打开,当需要关小阀门时,伺服阀打到A位置,减少油动机的EH,活塞下移带着阀杆一起下移阀门关小。 如图所示: 1.2在运行中如何实现阀位控制: 当目标转速经过计算器算出一个阀位的给定值和实际值有了偏差,发出一个信号到调节器,调节器根据这个偏差来选择是增加进油或是排油,再把信号放大到伺服阀能够感应到的信号,再到油动机动作,阀门开度改变,阀门上的位置传感器将新的位置和目标值比较,得无偏差,一次动作结束。 如图所示: 1.3 DEH实际转速控制步骤: 当汽机挂闸且具备冲转条件时,运行人员发出指令,此时中压主汽门和高压调门全开,高压主气门和中压调门调门保持关闭。运行人员在DEH画面中设定目标转速和升速率,转速的给定值按照事先设定的升速率向目标值爬升,此时是实际值跟随目标值。转速PID在偏差的作用下输出增加,开启中压调阀,实际转速随之上升,当转速与目标值相等时,程序停止升速自动保持当前转速,等运行人员发出新的目标值。转速到达600rpm后,高压主气阀参与控制,按TV(高压主汽门):IV(中压调门)=1:3(此时利用的是高压主汽门上的预启阀来控制的),当转速达到2890~2910rpm时,程序进入保持状态,表示进入TV/IV切换阶段,运行人员发出TV/IV切换命令,切换结束后,GV,IV控制汽轮机升速到3000转。 二.DEH危急遮断的功能 2.1危急遮断的原理

微机原理课程设计—直流电机闭环调速控制系统

实验课题:直流电机调速控制 实验内容: 本实验完成的是一个实现对直流电机转速调节的应用。 编写实验程序,用ADC0809完成模拟信号到数字信号的转换。输入模拟信号有A/D转换单元可调电位器提供的0~5V,将其转换后的数字信号读入累加器,做为控制电机的给定转速。用8255的B口作为直流电机的控制信号输出口,通过对电机转速反馈量的运算,调节控制信号,达到控制电机匀速转动的的作用。并将累加器中给定的转速和当前测量转速显示在屏幕上。再通过LED灯显示出转速的大小变化。 实验目的: (1)学习掌握模/数信号转换的基本原理。 (2)掌握的ADC0809、8255芯片的使用方法。 (3)学习PC系统中扩展简单I/O接口的方法。 (4)了解实现直流电机转速调节的基本方法。 实验要求: 利用微机接口实验系统的硬件资源,运用汇编语言设计实现直流电机的调速控制功能。 基本功能要求:1、利用A/D转换方式实现模拟量给定信号的采样;2、实现PWM方式直流电机速度调节;3、LED灯显示当前直流电机速度状态。 实验设备: (1)硬件要求: PC微机一台、TD-PIT实验系统一套 (2)软件要求:唐都编程软件,tdpit编程软件,“轻松编程”软件 实验原理: 各芯片的功能简介: (1)8255的基本输出接口电路: 并行接口是以数据的字节为单位与I/O设备或被控制对象之间传递信息,CPU 和接口之间的数据传递总是并行的,即可以同时进行传递8位,16位,32位等。8255可编程外围接口芯片是具有A、B、C三个并行接口,+5V单电源供电,能在以下三种方式下工作:方式0—基本输入/出方式、方式1—选通输入/出方式、方式2—双向选通工作方式。

基于PLC的电机调速控制系统

控制系统课程设计 项目名称:以西门子S7-200为核心的电机速度监控 系统 学生姓名 / 学号: 卢泽涛 1307300108 吴钟森 1307300105 夏杰东 1307300107 指导老师:黄峥 班级电气133 专业名称电气工程及其自动化 提交日期 2016 年 12月 15 日 答辩日期 2016 年 12月 15日

一、系统整体功能说明及软硬件选型 1、通过PLC控制变频器,实现远程方式控制控制鼠笼式异步电动机的正反转及速度。 2、将编码器中与转速相对应的输出电压采集到PLC中。 3、通过PLC编写PID控制程序,控制电机的转速。 4、应用触摸屏组态软件设计控制系统的界面,与PLC进行动态连接,可在界面中控制电机的转速,显示变频器的频率、电机的正反转状态、实际转速等。 5、设置电机的正常转速范围(上、下限),当电机转速超出正常范围时,停机并报警,并可复位报警信号。 6、软硬件选型说明表如下: 二、 I/O点与输入输出设备对应关系表 PLC与变频器对应接线表

组态软件与PLC通信关系表 另外,变频器U、V、W端口分别接电机A、B、C三相,如图: 三、系统的原理图,包括主电路和控制电路。

四、软硬件相关设置的说明 1、软件相关设置:MCGS组态软件与西门子s7-200PLC连接相关设置如下: 2、欧姆龙变频器参数设置:n01=08;n02=01;n03=02;n32=0.4

五、程序功能的详细说明 1、MCGS组态设计,设计的界面以及功能如下: (1)电机运转前必须先输入转速(例如800 r/min)然后点击正转或反转按钮,为了安全,在电机转向切换时,先按停止,待电机停下再进行转向变换。 (2)该组态设置了电机转速报警,大于上限值(例如|1200| r/min)时停机报警。 (3)该组态可精准转换编码器转速对应频率。 (4)PID控制参数于PLC程序中编好,采用效果最好的一组。 (5)各参数设置详见上文第四硬件设置部分。 2、西门子s7-200PLC原程序详细说明如下:(见下页)

水轮机调速系统

水轮机调速系统 1、水轮机自动调节系统主要由那几个基本部分组成?各主要元件的作 用是什么? 答: 水水能电能 转速给定 自动调速器由测量元件、放大元件、执行元件和反馈(或稳定)元件构成。测量元件负责测量机组输出电能的频率,并与频率给定值比较,当测得的频率偏离给定值知,发出调节信号 放大元件负责把调节信号放大,然后通过执行元件去改变导水机构的开度,使频率恢复到给定值 反馈元件的作用是使调节系统的工作稳定 2、水轮机调速器的主要作用是什么? 答:(1)根据发电机负荷的增、减,调节进入水轮机的流量,使水轮机的出力与外界的负荷相适应,让转速保持在额定值,从而保持频率(f=50Hz)

不变或在允许范围内变动 (2)自动或手动启动、停止机组和事故停机 (3)当机组并列运行时,自动地分配各机组之间的负荷 3、水轮机调速器分哪几种类型?调速器型号的含义是什么? 答:按照测速元件的不同型式,可分为机械液压型调速器(简称机调)、电气液压型(简称电液)调速器和微机调速器 按调整流量的操作方式不同分为单调和双调两类。如混流式和轴流定桨式水轮机,只采用改变导叶开度的方法来调节流量的叫单调;而轴流转桨式水轮机采用改变导叶开度同时改变转轮叶片角度的方法来调节流量,此种方法叫双调;冲击式水轮机在改变喷针行程的同时,还采用协联动作改变折向器的方法调节流量,也叫双调 4、电液调速器由那几部分组成?其主要元件叫什么? 答:由电气和机械液压两部分组成。其主要元件包括:永磁(也称测速)发电机、测频回路、信号综合放大回路,调节信号放大回路、电液转换器及机械液压放大装置。 此外还有位移传感器、缓冲回路、功率给定与硬反馈回路、功率给定与频率给定回路以及开度限制机构等 5、电液调速器中,永磁发电机、测频回路和电液转换器各起什么作用?答:永磁发电机是装在机组主轴上,用以反映机组频率(或转速)变化的测速发电机,它供给测频回路频率偏差信号,同时供给调速器中各电气回路的电源 测频回路就是利用电容元件C和电感元件L组成的谐振回路,相当机械调

电机调速控制设计

系统设计专题之电机调速控制设计 学院:自动化与电气工程学院 班级:******** 姓名:***** 学号:******* 日期:*******

1CPLD系统简介 1.1CPLD简介 CPLD(Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件,是从PAL 和GAL器件发展出来的器件,相对而言规模大,结构复杂,属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台,用原理图、硬件描述语言等方法,生成相应的目标文件,通过下载电缆(“在系统”编程)将代码传送到目标芯片中,实现设计的数字系统。 1.2CPLD系统的基本构架 主要包括有处理器、外围电路及接口和外部设备三大部分其中外围电路一般包括有时钟、复位电路、。程序存储器、数据存储器和电源模块等部件组成。外部设备一般应配有USB、显示器、键盘和其他等设备及接口电路。在一片CPLD 微处理器基础上增加电源电路、时钟电路和存储器电路,就构成了一个CPLD核心控制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在ROM中。 1.3CPLD系统的特点 采用32位EPM3032A微处理器和实时操作系统组成的CPLD控制系统,与传统基于单片机的控制系统和基于PC的控制方式相比,具有以下突出优点:性能方面:采用32位RISC结构微处理器,主频从30MHz到1200MHz以上,接近PC机的水平,但体积更小,能够真正地“嵌入”到设备中。 实时性方面:CPLD机控制器内嵌实时操作系统(RTOS),能够完全保证控制系统的强实时性。 人机交互方面:CPLD控制器可支持大屏幕的液晶显示器,提供功能强大的图形用户界面,这些方面的性能也接近于PC,优于单片机。 系统升级方面:CPLD控制器可为控制系统专门设计,其功能专一,成本较低,而且开放的用户程序接口(API)保证了系统能够快速升级和更新。 1.4CPLD技术的应用领域 CPLD技术可应用在:工业控制;交通管理;信息家电;家庭智能管理;网络及电子商务;环境监测;机器人等领域。 在工业和服务领域中,大量CPLD技术也已经应用于工业控制、数控机床、智能工具、工业机器人、服务机器人等各个行业,正在逐渐改变着传统的工业生产和服务方式。例如,飞机的电子设备、城市地铁购票系统等都可应用CPLD系统来实现。

直流电动机调速控制系统论文

安徽三联学院 年度论文 直流电动机调速系统的研究 Dc motor speed control system research 专业:电气工程及其自动化 姓名:薄朋_____________ 学号: 1002164___________ 指导老师:张金翰________ 2013年1月10日 信息与通信技术系

【摘要】直流电动机诞生与19世纪,距今已有100多年的历史,并已成为动力机械的主要驱动装置。直流调速系统具有优良的启动、制动性能,宜于在宽广范围内平滑调速,在需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。电动机拖动生产机械运行时,系统的速度需要根据工作状态和工艺要求的不同进行调节,使生产机械以最合理的速度工作,从而提高产品和生产效率,这就要求人为采取一定的方法来改变生产机械的工作速度,以满足生产的需要。 关键字:直流电动机调速 【abstract 】Dc motor was born in the 19th century, more than 100 years of history, and has become the main drive power machinery. Dc speed control system has good start, braking performance, like in the wide range smoothing speed and are in need of high performance controlled electric drive field has been widely used in the field. Motor drive production machine operation, the speed of the system need according to the working status and technological requirements of different carries on the adjustment, production machinery with the most reasonable speed work, so as to improve the products and production efficiency, this requires people to take certain method to change the production machinery working speed, in order to meet production need. Key words: Dc motor speed regulation

基于STC52单片机的直流电机PWM调速系统

实训报告 实训名称直流电机调速试验系别电子与电气工程学院专业、班级09测控C1 学生姓名、学号刘凡094821257 学生姓名、学号沈阳094821345 学生姓名、学号覃新造094820364 指导教师陈进 实训地点16号楼212室 实训日期2012 年5月20日

基于STC52单片机的直流电机PWM调速系统 摘要 本文介绍一种基于STC52单片机控制的PWM直流电机脉宽调速系统。系统以廉价的STC52单片机为控制核心,以直流电机为控制对象。从系统的角度出发,对电路进行总体方案论证设计,确定电路各个的功能模块之间的功能衔接和接口设置,详细分析了各个模块的方案论证和参数设置。整个系统利用52单片机的定时器产生1K左右的PWM脉冲,通过快速光耦6N137实现控制单元与驱动单元的强弱电隔离,采用4个9013和2个9012构成的H桥电路实现对直流电机的调速,用光电编码盘完成测速功能。 关键字STC52,PWM,光耦隔离,光电编码盘

1前言 1.1数字直流调速的意义 现在电气传动的主要方向之一是电机调速系统采用微处理器实现数字化控制。从上世纪80年代中后期起,世界各大电气公司如ABB、通用、西屋、西门子等都在竞相开发数字式调速传动装置,经过二十几年的发展,当前直流调速已发展到一个很高的技术水平:功率元件采用可控硅;控制板采用表面安装技术;控制方式采用电源换相、相位控制[1]。特别是采用了微处理器及其他先进电力电子技术,使数字式直流调速装置在精度的准确性、控制性能的优良性和抗干扰的性能有很大的提高和发展,在国内外得到广泛的应用。数字化直流调速装置作为目前最新控制水平的传动方式显示了强大优势。全数字化直流调速系统不断升级换代,为工程应用和工业生产提供了优越的条件。 采用微处理器控制,使整个调速系统的数字化程度,智能化程度有很大改观;采用微处理器控制,使调速系统在结构上简单化,可靠性提高,操作维护变得简捷,电机稳态运行时转速精度等方面达到较高水平。由于微处理器具有较佳的性价比,所以微处理器在工业过程及设备控制中得到日益广泛的应用。近年来,尽管交流调速系统发展很快,但是直流电机凭借其良好的启动、制动性能,在金属切削机床、轧钢机、海洋钻机、挖掘机、造纸机、矿井卷扬机、电镀、高层电梯等需要广泛范围内平滑调速的高性能可控电力拖动领域中仍得到了广泛的应用。 现阶段,我国还没有自主的全数字化直流调速控制装置生产商,而国外先进的控制器价格昂贵,且技术转让受限,为此研究及更好的使用国外先进的控制器,吸收国外先进的数字化直流电机调速装置的优点,具有重要的实际意义和重大的经济价值。 1.2研究现状综述 1.2.1电气传动的发展现状 20世纪70年代以来,直流电机传动经历了重大的技术、装备变革。整流器的更新换代,以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进[1]。同时,高集成化、小型化、高可靠性及低成本成为控制的电路的发展方向。使直流调速系统的性能指标大幅提高,应用范围不断扩大。直流调速技术不断发展,走向成熟化、完善化、系列化、标准化,在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代[1]。 早期直流传动的控制系统采用模拟分离器件构成,由于模拟器件有其固有的缺点,

用单片机控制的电机交流调速系统设计

用单片机控制的电机交流调速系统设计 文摘单片机控制的变频调速系统设计思想是用转差频率进行控制。通过改变程序来达到控制转速的目的。由于设计中电动机功率不大,所以整流器采用不可控电路,电容器滤波;逆变器采用电力晶体管三相逆变器。系统的总体结构主要由主回路,驱动电路,光电隔离电路,HEF4752大规模集成电路,保护电路,Intel系列单片机,Intel8253定时/记数器,Intel8255可编程接口芯片,Intel8279通用键盘/显示器,I/O接口芯片,CD4527比例分频器和测速发电机等组成。回路中有了检测保护电路就可以使整个系统运行的可靠性有了保障。 关键词MCS-51单片机;HEF4752;8253定时器;晶闸管;整流器;三相异步电动机

Exchange the speed of adjusting to design systematically with the electrical machinery that the one-chip computer controls Zhoumingqiang information and Electrical Engineering School, panzhihua university, Panzhihua 617000 Abstract Frequency conversion that one-chip computer control transfer speed systematic design philosophy with transfer to difference frequency control. Achieve the goal of controlling rotational speed through changing the procedure . Because the motor is not big in power in the design, the rectifier can not adopt controlledly the circuit, the condenser strains waves; Going against the becoming device adopts three phases of the electric transistor to go against the becoming device. The systematic ensemble architecture is by the main return circuit mainly, drive the circuit, the photo electricity isolates the circuit, HEF4752 large scale integrated circuit, protects the circuit, the Intel series one-chip computer, Intel8253 timing /count device of,Intel8255 programmable interface chip,Intel8279 keyboard not in common use / display, I/O interface chip, CD4527 proportion frequency division device and tests the speed such composition as the generator ,etc.. Have the dependability that can make the whole system operate of measuring and protecting the circuit to have guarantee in the return circuit [keywords] MCS-51;HEF4752;time/counter of l8253;selenium;rectifier;three phase eletromotor of asynchronism

基于单片机的直流电机调速系统的课程设计

一、总体设计概述 本设计基于8051单片机为主控芯片,霍尔元件为测速元件, L298N为直流伺服电机的驱动芯片,利用 PWM调速方式控制直流电机转动的速度,同时可通过矩 阵键盘控制电机的启动、加速、减速、反转、制动等操作,并由LCD显示速度的变化值。 二、直流电机调速原理 根据直流电动机根据励磁方式不同,分为自励和它励两种类型,其机械特性曲线有所不同。但是对于直流电动机的转速,总满足下式: 式中U——电压; Ra——励磁绕组本身的内阻; ——每极磁通(wb ); Ce——电势常数; Ct——转矩常数。 由上式可知,直流电机的速度控制既可以采用电枢控制法也可以采用磁场控制法。磁场控制法控制磁通,其控制功率虽然较小,但是低速时受到磁场和磁极饱和的限制,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,所以在工业生产过程中常用的方法是电枢控制法。 电枢控制法在励磁电压不变的情况下,把控制电压信号加到电机的电枢上来控制电机的转速。传统的改变电压方法是在电枢回路中串连一个电阻,通过调节电阻改变电枢电压,达到调速的目的,这种方法效率低,平滑度差,由于串联电阻上要消耗电功率,因而经济效益低,而且转速越慢,能耗越大。随着电力电子的发展,出现了许多新的电枢电压控制法。如:由交流电源供电,使用晶闸管整流器进行相控调压;脉宽调制(PWM)调压等。调压调速法具有平滑度高、能耗低、精度高等优点,在工业生产中广泛使用,其中PWM应用更广泛。脉宽调速利用一个固定的频率来控制电源的接通或断开,并通过改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短,即改变直流电机电枢上的电压的“占空比”来改变平均电. 压的大小,从而控制电动机的转速,因此,PWM又被称为“开关驱动装置”。如 果电机始终接通电源是,电机转速最大为Vmax,占空比为D=t1/t,则电机的平均转速:Vd=Vmax*D,可见只要改变占空比D,就可以调整电机的速度。平均转 速Vd与占空比的函数曲线近似为直线。 三、系统硬件设计

直流电机PWM调速控制系统

直流电机PWM调速控制系统

摘要:为了验证控制策略和电机参数设计的合理性,基于matlab/simulink平台,从无刷直流电机的基本原理出发,详细介绍电机各个模块的组成,构建了无刷直流电机pwm调速控制系统的建模与仿真模型,给出仿真曲线并验证该模型的正确性。 关键词:无刷直流电机模型仿真 1、引言 随着无刷直流电机(bldcm)应用领域的不断扩大,要求控制系统设计简易、成本低廉、控制算法合理、开发周期短。本文主要研究反电势近似梯形波的永磁无刷直流电机模型的建立与仿真,根据电机的参数和实际运行状况,通过matlab软件的simulink和psb 模块,快捷地创建一些电机控制系统模型,并与simulink结合,实现电机控制算法的仿真。文章介绍了如何创建无刷直流电动机的动态数学模型和pwm调速控制系统模型,并利用该模型,进行了pwm 调速控制系统的仿真试验。 2、无刷直流电机的数学模型 以两相导通三相六状态的无刷直流电机为例。方波无刷直流电动机的主要特征是反电动势为梯形波,包含有较多的高次谐波,这意味着定子和转子的互感是非正弦的,并且无刷直流电动机的电感为非线性[1]。采用直、交变换理论己经不是有效的分析方法,因此应该利用电机本身的相变量来建立数学模型。为简化数学模型的建立,在电动机模型建立时,认为电动机气隙是均匀的。并作以下假设[2]:

(1)电动机的气隙磁感应强度在空间呈梯形(近似为方波分布); (2)定子齿槽的影响忽略不计; (3)电枢反应对气隙磁通的影响忽略不计; (4)忽略电动机中的磁滞和涡流损耗; (5)三相绕组完全对称。 无刷直流电动机在运行过程中,每相绕组通过的不是持续不变的电流,该电流和转子作用产生的转矩,以及绕组上的感应电动势也都不是持续的。因此转矩和反电动势都采用平均值的概念。由以上假设,根据无刷直流电动机的特性,可建立其电压方程、转矩方程、状态方程以及等效电路结构。 对于三相无刷直流电机,其电压平衡方程可表示为[3] 式中:为定子相绕组电压(v);为定子相绕组电流(a);为定子相绕组反电动势(v);r为每相绕组的电阻(); l为每相绕组的电感(h);m 为每相绕组间的互感(h)。 在通电期间,无刷直流电机的带电导体处于相同的磁场下,各相绕组的反电动势为理想梯形波,其幅值为 式中:为反电动势系数;为转子的机械角速度。 无刷直流电动机的电磁转矩方程为: 式中:为电磁转矩;转子的机械角速度。 无刷直流电动机的运动方程为:(4) 式中:为负载转矩;f为粘滞阻尼系数;j为转子与负载的转动惯量。

水轮机调速系统定期试验

调速系统定期试验管理制度 1.1范围本标准规定了天桥水力发电厂水轮机调速器(以下简称调速器)检修后及日常维护中需要进行的试验项目。 1.2本规程适用于天桥水力发电厂机械检修维护人员、生产管理人员对调速器试验的管理。 2 规范性引用文件 2.1 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。 GB9652-88 《水轮机调速器与压油装置技术条件》 GB/T 9652.2--1997 《水轮机调速器与油压装置试验验收规程》 DL/T 496—2001 《水轮机电液调节系统及装置调整试验导则》 DL/T 563—2004 《水轮机电液调节系统及装置技术规程》 DL/T 792—2001 《水轮机调速器及油压装置运行规程》 HGS-H21-250-6.3 《调速器液压系统说明书》 YZ-16/2-6.3 《油压装置说明书》 3 设备规范及技术参数

4 水轮机调速器系统大修后试验 4.1 检修周期 大修每4年一次 4.1 试验项目 4.1.1 压油装置试验 4.1.1.压油装置试运行试验 4.1.1.1 试验目的:检查压油泵在空载和各种压力下的振动及运行情况以及检修质量;检查压油罐、压力油管道、接力器等油压装置密封情况。 4.1.1.2 试验步骤:点动油泵控制开关,检查油泵旋转方向是否正确。在罐内无压的情况下向压力油罐送油到正常油位后向压力油罐充气,升压至0.5MPa,打开主供油阀,检查油管路所有连接法兰是否漏油。然后按油泵试验的输出压力向压力油罐充气至正常压力。在整个充气过程中,从上到下各部位都应有人检查,各处应无漏油,否则应停止充气。 4.1.1.3 试验方法:油泵装配后,应进行空载运行一小时,检查油泵运行是否正常。运行正常才可进行油泵在0.5MPa、1MPa、2.0MPa各油压下的试验,分别进行10分钟,在试验过程中油泵应连续运转,用油泵卸载阀的手动调节螺钉来控制试验压力,经上述试验运行情况良好后,再在各机组额定压力下运行1小时,在整个试验中,控制油温不超过50℃。 4.1.1.4 油压装置的密封试验:压力油罐的油位和油压均保持在正常工作范围内,关闭所有阀门,8h后油压下降不得大于额定油压的4%。 4.1.1.5 安全阀定值调整 将压油罐油压充压至安全阀动作油压,调整组合阀上安全阀螺栓调到动作定值。

基于单片机控制的交流调速系统设计-(1)

基于单片机控制的交流调速系统设计 摘要 单片机控制的变频调速系统设计思想是用转差频率进行控制。通过改变程序来达到控制转速的目的。由于设计中电动机功率不大,所以整流器采用不可控电路,电容器滤波;逆变器采用电力晶体管三相逆变器。系统的总体结构主要由主回路,驱动电路,光电隔离电路,SA8282大规模集成电路,保护电路,AT89C51单片机, 8255可编程接口芯片,I/O接口芯片,测速发电机等组成。回路中有了检测保护电路就可以使整个系统运行的可靠性有了保障。 关键词:AT89C51单片机;SA8282;转差频率;交流调速;三相异步电动机

目录 前言 (1) 第1章交流调速系统的概述 (4) 1.1交流调速的基本原理 (4) 1.2 交流调速的特点 (5) 第2章交流调速系统的硬件设计 (7) 2. 1 转差频率控制原理: (7) 2. 2 系统设计的参数 (7) 2.3 用单片机控制的电机交流调速系统设计 (7) 2.3.1调速系统总体方案设计 (7) 2.3.2 元器件的选用 (9) 2.3.3 系统主回路的设计以及参数计算 (12) 2.3.4 SPWM控制信号的产生 (15) 2.3.5 光电隔离及驱动电路设计 (17) 2.3.6 故障检测及保护电路设计 (18) 2.3.7 模拟量输入通道的设计 (18) 第3章系统软件的设计 (19) 3.1 主程序的设计 (19) 3.2 转速调节程序 (19) 3.3 增量式PI运算子程序 (20) 3.4故障处理程序 (21) 3.5 部分子程序 (22) 3.5.1 AD0809的编程 (22) 3.5.2 8255的编程 (23) 结论 (23) 参考文献 (23)

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