PWM 四象运行与调速.doc

《电机与拖动》课 程 设 计 （题目） （副标题） （作者姓名） （学号） （成绩） （作者姓名） （学号） （成绩） （作者姓名） （学号） （成绩） （作者姓名） （学号） （成绩） （作者姓名） （学号） （成绩） 指导教师 （姓名 职称） 学院名称 专业班级 设计提交日期 年月 设计答辩日期 年月 摘 要 本设计以IR2111与h桥组成的电机驱动模块为核心，采用STC89C52单片机来进行PWM的产生以及调控，并用TIL113光耦隔离模块进行信号的隔离。实验调试后证明，该方法接线容易，可行性较其它方案的高而且在最后验收中成功实现电机的四象运行与调速。 关键字：IR2111 STC89C52单片机PWM 四象运行与调速 目 录 摘要 1 设计简述 ………………………………………………………… 4 1.1 设计题目 …………………………………………………………………… 4 1.2 设计任务与要求 …………………………………………………………… 4 1.3 设计原理 …………………………………………………………………… 4 2 方案论证 ………………………………………………………… 4 2.1 脉宽调制电路的选择 …………………………………………………… 4 2.2 驱动电路的选择 ………………………………………………………… 5 2.2 驱动电路的选择 ………………………………………………………… 5 3. 系统的组成 ……………………………………………………… 5 3.1 系统的硬件组成 ……………………………………………………… 5 3.2 系统的软件 …………………………………………………………… 10 3.2.1系统电机状态控制程序 …………………………………………… 10 3.2.2系统的测速功能程序 ……………………………………………… 10 3.2.3具体程序 …………………………………………………………… 12 3.3 系统的调试 …………………………………………………………… 17 4 问题与解决 ……………………………………………………… 17 5 心得 ……………………………………………………………… 18 6 参考文献 7附录 1 设计简述 1.1 设计题目 直流电机PWM脉宽调速系统设计 1.2 设计任务与要求 1 直流电机的调速有单象限，二象限和四象限三种工作形式。要求学生选择后两种工作形式的任意一种进行设计。 2选用额定电压为220V，额定电流为1.2A的它励直流电动机（即把实验室的并励直流电动机做它励接法）作为调速对象。要求带一发电机负载进行调速实验。 1.3 设计原理： 脉宽调制即PWM(Pulse Width Modulation)控制就是对脉冲宽度进行调制的技术，即通过对一系列的脉冲宽度进行调制，来等效地获得所需波形。PWM驱动是利用大功率管的开关特性，按固定频率来接通和断开，并根据需要改变一个周期内“接通“与“断开“时间的长短，通过改变无刷直流电动机定子绕组上电压脉冲的占空比来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。图2.8即为无刷直流电动机单相绕组PWM驱动电路的原理框图。由于PWM控制器的主电路元件工作在开关状态，因此控制器的损耗小、效率高。 2 方案论证 2.1 脉宽调制电路的选择 方案1：采用STC89C52单片机来进行PWM的产生以及调控。 方案2：采用TL494脉宽调制芯片 选择：方案1的接线较为简单，而且实现起来比较容易。 2.2 驱动电路的选择 方案1：使用多个功率放大器件例如三极管以及相关功率管等，通过不同的放大驱动电路和不同参数的器件，可以达到不同的放大要求以及相应的控制时序，但由于控制的是半桥驱动电路，需要考虑到独立电源的问题，电路制作比较复杂。 方案2：采用专用驱动集成芯片IR2111来驱动半桥，IR2111 是功率MOSFET 和IGBT 专用栅极驱动集成电路，可用来驱动工作在母线电压高达600V 的电路中的N沟道功率MOS 器件。采用一片IR 2111 可完成两个功率元件的驱动任务，其内部采用自举技术，使得功率元件的驱动电路仅需一个输入级直流电源；可实现对功率MOSFET和IGBT 的最优驱动，还具有完善的保护功能。 选择：方案2有较大优势，而且外围电路制作简单，控制方便，采用方案二。在IR2111后接上H桥电机驱动模块便可以控制电机励磁绕组的电流正反向。 2.3 信号隔离电路的选择 光电偶合器件（简称光耦）是