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PWM控制直流调速系统设计论文


南昌工程学院专科 PWM 控制直流调速系统设计

南 昌 工 程 学 院

毕 业 设 计 (论 文 )

机电

电气自动化

专业

毕业设计(论文)题目 PWM 控制直流调速系统设计

07 电气自动化(2) 班

2007010050

2010 年

6

10 日

1

南昌工程学院专科 PWM 控制直流调速系统设计

PWM 控制直流调速系统设计
Design of DC PWM speed Regulation system Based on Double closed-loop control

总计 毕业设计(论文) 表 插 格 图 个 幅

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南昌工程学院专科 PWM 控制直流调速系统设计

摘要
以电力电子学和电机调速技术为基础,本设计了一种基于PWM控制技术的直流 电机调速控制系统;为了得到好的动静态性能,该控制系统采用了双闭环控制。霍 尔电流传感器与测速电机共同实现速度控制的功能,同时完成了人机交互的任务。 对于调速系统中要用到的大功率半导体开关器件,本文选用的是IGBT。论文中 对IGBT应用时要注意的各个技术方面进行了详细的讨论,给出了专用IGBT驱动芯片 SG3525的内部结构和应用电路。论文对PWM控制的原理进行了说明,重点对集成PWM 控制器SG3525做了介绍,分析了SG3525的内部结构和外部电路的接法,并给出了它 在系统中的应用电路。论文对系统中用到测速电机和霍尔电流传感器的原理和应用 也进行了介绍。最后分析了系统的静动态特性,结果表明双闭环控制对系统的性能 有很大的改善,即双闭环控制系统有响应快,静态稳定性好的特点。 本文主要研究了利用 MCS-51 系列单片机控制 PWM 信号从而实现对直流电机转速进 行控制的方法。 文章中采用了专门的芯片组成了 PWM 信号的发生系统, 并且对 PWM 信号 的原理、 产生方法以及如何通过软件编程对 PWM 信号占空比进行调节, 从而控制其输入 信号波形等均作了详细的阐述。此外,本文中还采用了芯片 IR2110 作为直流电机正转 调速功率放大电路的驱动模块, 并且把它与延时电路相结合完成了在主电路中对直流电 机的控制。另外,本系统中使用了测速发电机对直流电机的转速进行测量,经过滤波电 路后,将测量值送到 A/D 转换器,并且最终作为反馈值输入到单片机进行 PI 运算,从 而实现了对直流电机速度的控制。在软件方面,文章中详细介绍了 PI 运算程序,初始 化程序等的编写思路和具体的程序实现。

关键词: IGBT;PWM控制;双闭环

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南昌工程学院专科 PWM 控制直流调速系统设计

Abstract
To the power electronics and motor technology as the foundation, The design of a PWM control technology based on the DC motor speed control system; In order to obtain a good dynamic and static properties, The control system uses a double-loop control. Hall current sensor and guns together to achieve the motor speed control function, while the completion of the HCI mission. Speed Control System for the use of the power semiconductor devices, the paper uses the IGBT. The thesis of IGBT application to the attention of the various technical aspects of detailed discussions, given the exclusive IGBT driver IC SG3525 the internal structure and application circuit. PWM control of the paper, the principle of the note, with a focus on integrated PWM controller SG3525 made a presentation the SG3525 analysis of the internal structure and external circuit access method, and gives it a system of circuit. Papers on gun systems used motor and Hall current sensor application of the principle and also introduced. Finally, the paper analyzes the static and dynamic characteristics of the results shows that the closed-loop control on the performance of the system is greatly improved. that is, double-loop control system is fast response, good static stability characteristics.

Keywords: IGBT; PWM control; Double Closed-loop

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南昌工程学院专科 PWM 控制直流调速系统设计

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目录
第1章 引言 .............................................. 1

1.1 课题来源 .................................................................... 1 1.2 直流电动机的调速方法介绍 ................................................... 1 1.3 选择 PWM 控制系统的理由 ..................................................... 3 1.5 设计技术指标要求 ............................................................ 4

第2章

PWM 控制直流调速系统主电路设计 ..................... 5

2.1 主电路结构设计 ........................................................... 5 2.1.1 电路组成及系统分析 .................................................... 5 2.2 电路总体介绍 ................................................................ 5 2.2.1 主电路工作原理 ........................................................ 6 2.2.2 降压斩波电路与电机的电动状态 .......................................... 6 2.2.3 升压斩波电路与电机的制动状态 .......................................... 7 2.2.4 半桥电路与电机的电动和制动运行状态 .................................... 7 2.2.5 电机可逆运行的实现 .................................................... 7 2.3 PWM 变换器介绍 ............................................................. 8 2.4.2 缓冲电路参数 ......................................................... 14 2.4.3 泵升电路参数 ......................................................... 14

第 3 章 PWM 控制直流调速系统控制电路设计 ................... 16
3.1 控制电路设计 ..................................................... 16 3.1.1 SG3525 的应用 .................................................. 16 3.1.2 SG3525 芯片的主要特点 ....................................... 16 3.1.3 SG3525 引脚各端子功能 ....................................... 17 3.1.4 SG3525 的工作原理 .......................................... 19 3.2 LM1413 的应用 .................................................... 19 3.3 脉冲变压器的应用 ................................................. 19 3.4 速度调节器(ST-1) ............................................... 20 3.5 电枢电流调节器(LT-1) ........................................... 22 3.6 速度变换单元(FBS) .............................................. 24 3.7 电流检测 ......................................................... 24 3.8 脉冲变压器 ....................................................... 25 3.9 给定单元 ......................................................... 25

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