脉宽调制直流伺服电机是如何调速的

西南科技大学本科生毕业论文

直流脉宽调制调速系统控制器

西南科技大学本科生毕业论文

I 摘要

在信息化时代的今天，电机在各行各业依然发挥着重要的作用,电机转速作为电机重要的性能指标之一,因而研究直流电机的控制和测量方法，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。

随着数字技术的迅速发展，微控制器在社会的各个领域得到了广泛的应用，脉宽调制(PWM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，由于数字系统有着模拟系统所没有的优势，如抗干扰性强、便于和 PC 机相联、系统易于升级维护。使得PWM调速成为电机调速的重要方式。

本系统设计是以单片机 AT89S52 和 L298 控制的直流电机脉宽调制调速系统。 利用 AT89S52芯片进行低成本直流电动机控制系统的设计，能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。系统实现对电机的正转、反转、急停、加速、减速的控制，以及 PWM 的占空比在 LCD液晶上的实时显示。

关键词：直流电机； 脉宽调制； PWM； AT89S52； L298

西南科技大学本科生毕业论文

II Abstract

In today's infor

步进电机细分

脉宽调制（PWM）实现步进电机的细分驱动技术

时念科 吴美莲

（山东工贸职业学院 筹备处 山东 邹城 273500）

摘 要： 步进电机作为一种控制电机，其控制精度（分辨率）取决于步距角的大小，单纯地靠机械手段降低其步距角是有限的。常采用细分驱动技术。着重介绍脉宽调制（PWM）实现的步进电机细分驱动技术，该技术不仅可以提高步进电机的分辨率，还可以克服步进电机在低速时易出现的低频振动现象。

关键词： 步进电机；步距角；矩角特性；脉宽调制（PWM）；细分驱动

中图分类号：TP275 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0910039－01

0 前言

步进电机作为控制电机，在机电一体化系统的执行装置中有独特的应用，该电机的控制精度（分辨率）取决于其步距角α的大小，步距角越小，分辨率也越高。由于步距角α=3600/KMZ，（其中K为供电方式，三拍供电：K=1；六拍供电：K=2；M为定子相数；Z为转子齿数）。受机械加工技术的限制，定子的相数和转子的齿数都是有限的，所以步进电机的步距角就不可能无限小，一般为几分到几十度。另外，步进电机在低速运转时易出现低频振动现象，其振动频率与负载情况和驱动器性能有关，共振时易造成设备损坏

单相正弦波脉宽调制SPWM变频调速系统实验

一、实验目的

(1)掌握异步电动机变频调速的原理。

(2)了解异步电动机变频调速运行的基本参数，V/f曲线。 二、实验所需挂件及附件 序号 1 2 3 4 5 型 号 DJK01 电源控制屏 DJ21-1单相电阻启动异步电动机 双踪示波器 万用表 备 注 该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。 自备 自备 DJK11 单相异步电机SPWM变频调速 或DJK14单相交直交变频原理 三、实验线路及原理

单相异步电动机的调速除了其起动需要另加附加绕组及相关电路之外，其变频调速原理与三相异步电动机相同，下面仍然以三相异步电动机的调速原理来说明，由电机学可知，电机的转速表达式为: 60f1n?(1?s)?no(1?s) p其中f1为定子供电频率；p为电机的磁极对数；s为转差率，由上式可知改变定子供电频率f1可以改变电机的同步转速，从而实现了在转差率s保持不变情况下的转速调节，为了保持电机的最大转矩不变，希望维持电机气隙磁通恒定，因而要求定子供电电压也随频率作相应调整。即

E1?4.44f1ωK1φE11φ?() f14.44ωK11在忽略定子阻抗压降的情况下，E1≈U1 φ?U1?C,其中c?为常

单相正弦波脉宽调制SPWM变频调速系统实验

一、实验目的

(1)掌握异步电动机变频调速的原理。

(2)了解异步电动机变频调速运行的基本参数，V/f曲线。

三、实验线路及原理

单相异步电动机的调速除了其起动需要另加附加绕组及相关电路之外，其变频调速原理与三相异步电动机相同，下面仍然以三相异步电动机的调速原理来说明，由电机学可知，电机的转速表达式为: 60f1

n s) no(1 s)p

其中f1为定子供电频率；p为电机的磁极对数；s为转差率，由上式可知改变定子供电频率f1可以改变电机的同步转速，从而实现了在转差率s保持不变情况下的转速调节，为了保持电机的最大转矩不变，希望维持电机气隙磁通恒定，因而要求定子供电电压也随频率作相应调整。即

E1 4.44f1ωK1φ

E11φ ) f14.44ωK1

1在忽略定子阻抗压降的情况下，E1≈U1 φ U1 C,其中c 为常数。

f4.44ωK1 1

为使气隙磁通恒定，在改变定子频率的同时必须同时改变电压U1，即保证

φ

U1

常数。 f1

单相正弦波脉宽调制逆变电路的输出电压与频率就是根据上述要求而设计的，因此由该逆变器供电的单相电动机可以实现速度调节的要求，其原理框图如图7-3所示。

单相异步电机采用电阻分相启动式，启动绕组串接

1 绪 论

1.1 直流调速的优点

直流调速系统，特别是双闭环直流调速系统是工业生产过程中应用最广的电气传动装置之一。它通常采用三相全控桥式整流电路对电动机进行供电，从而控制电动机的转速，传统的控制系统采用模拟元件，如晶体管、各种线性运算电路等，虽在一定程度上满足了生产要求，但是因为元件容易老化和在使用中易受外界干扰影响，并且线路复杂、通用性差，控制效果受到器件性能、温度等因素的影响，从而致使系统的运行特性也随之变化，故系统运行的可靠性及准确性得不到保证，甚至出现事故。

双闭环直流调速系统是一个复杂的自动控制系统，在设计和调试的过程中有大量的参数需要计算和调整，运用传统的设计方法工作量大，系统调试困难，将SIMULINK用于电机系统的仿真研究近几年逐渐成为人们研究的热点。同时，MATLAB软件中还提供了新的控制系统模型输入与仿真工具SIMULINK，它具有构造模型简单、动态修改参数实现系统控制容易、界面友好、功能强大等优点，成为动态建模与仿真方面应用最广泛的软件包之一。它可以利用鼠标器在模型窗口上“画”出所需的控制系统模型，然后利用SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真或分析，从而使得一个复杂系统的输入变得相当容易且直观。

1.2

直流电机调速电路的设计

一. 课程设计的目的：

通过本课程的学习，学生应具备以下能力：交、直流电路分析计算测量能力；电子线路的分析与应用能力；电子器件的应用能力；常用仪器仪表的使用能力等。同时培养学生严谨的科学作风，为后续专业课的学习和从事工程技术工作奠定坚实的理论和实践基础。 二．设计方案论证： 1． 思路：

电磁调速异步电动机又称滑差电机，它是一种恒转矩交流无级变速电动机。由于它具有调速范围广、速度调节开滑、起动转矩大、控制功率小、有速度负反馈的自动调节系统时机械特性硬度高等一系列优点。直流电动机的调速是由电磁调速异步电动机的 调速控制。电磁异步电动机主要是由主电路，控制电路和保护电路等几大部分组成，改变触发角，改变直流电压，达到调速的目的。 2． 设计方法：

电磁调速异步电动机结构与工作原理

电磁调速异步电动机是由普通鼠笼式异步电动机、电磁滑差离合器和电气控制装置三部分组成。异步电机作为原动机使用，当它旋转时带动离合器的电枢一起旋转，电气控制装置是提供滑差离合器励磁线圈励磁电流的装置。，图2－19是其结构示意图。它包括电枢、磁极和励磁线圈三部分。电枢为铸钢制成的圆筒形结构，它与鼠笼式异步电动机的转轴相连接，俗称主动部分；磁极做成爪形结构

单相正弦波脉宽调制SPWM变频调速系统实验

一、实验目的

(1)掌握异步电动机变频调速的原理。

(2)了解异步电动机变频调速运行的基本参数，V/f曲线。 二、实验所需挂件及附件 序号 1 2 3 4 5 型 号 DJK01 电源控制屏 DJ21-1单相电阻启动异步电动机 双踪示波器 万用表 备 注 该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。 自备 自备 DJK11 单相异步电机SPWM变频调速 或DJK14单相交直交变频原理 三、实验线路及原理

单相异步电动机的调速除了其起动需要另加附加绕组及相关电路之外，其变频调速原理与三相异步电动机相同，下面仍然以三相异步电动机的调速原理来说明，由电机学可知，电机的转速表达式为: 60f1n?(1?s)?no(1?s) p其中f1为定子供电频率；p为电机的磁极对数；s为转差率，由上式可知改变定子供电频率f1可以改变电机的同步转速，从而实现了在转差率s保持不变情况下的转速调节，为了保持电机的最大转矩不变，希望维持电机气隙磁通恒定，因而要求定子供电电压也随频率作相应调整。即

E1?4.44f1ωK1φE11φ?() f14.44ωK11在忽略定子阻抗压降的情况下，E1≈U1 φ?U1?C,其中c?为常

基于DSP的交流电机驱动空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制

休斯敦大学

一．摘要

空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术是一种先进的实时控制机制，可以用来生成三相平衡的交流电压所期望的大小和频率逆变器的输出驱动系统。SVPWM控制在一定的时间内实现用数字信号处理器(DSP)控制要求一个先进的特点与快速电机传动系统处理能力和灵活性实施先进的电机控制算法。介绍了SVPWM的策略背景下，提出了如何利用一种基于DSP的实现。本文将包括分析方程，软件流程图和实验结果。

二．引言

先进的电机驱动系统应用于现代化的设备及工业生产过程和一个典型的电机控制器。要求以下特点：

1 快速处理实施先进的算法来减少转矩脉动，精确的速度控制参数等。 2 一种灵活的解决方案，可以实现未来修改软件来代替一个单独的硬件平台的设计。

3 能产生多种高频、高解析度PWM波形。

4 实施多种功能，使用同一控制器(电机控制、功率因数修正、通讯等)。 5 使实现尽可能简单(降低元件，简单的板布局和生产等)。

空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术是一种先进的实时控制机制，可以用来生成三相平衡的交流电压所期望的大小和频率逆变器的输出驱动。SVPWM控制实现提出了一种基于DSP控制器的使用具有所要

一.单片机简介

1.1单片机的发展史

单片机作为微型计算机的一个重要分支,应用面很广,发展很快。自单片机诞生至今以发展为上百种系列的近千个分支。如果将8位单片机的推出作为起点，那么单片机的发展历史大致可以分为以下几个阶段：

（1）第一阶段（1976—1978）：单片机的控索阶段。以Intel公司的MCS—48的推出是在工控领域的控索，参与这一控索的公司还有Motorola、Zilog等，都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代，“单片机”一词由此而来。

（2）第二阶段（1978—1982）：单片机的完善阶段。Intel公司在MCS—48的基础上推出了完善的，典型的单片机系列MCS－51.它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。

①完善的外部总线。MCS－51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线16位地址总线控制总线及具有很多通信功能的串行通信接口。

②CPU外围功能单元的集中管理模式。

③体现工控特性的位地址空间及位操作方式。

④指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。

（3）第三阶段（1982－1990）：8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。Intel公司推出的MCS－

注塑机伺服电机如何节能？ 2011-08-14 22:14

注塑机伺服电机如何节能？ 来源：中国塑机配件网

除了塑料以外，电费是注塑成品的最大成本，有必要节约。

节能的本质: 注塑机要产生如锁模及注塑等动作，亦要产生热量将料筒内的塑料加热/塑化。动能及的节约，只能从减少浪费着手，别无它法。让我们先温习热力学的两大定律。

热力学第一定律: 热力学的第一定律就是能量守衡。在能量的转换中，能量只从一种型态变做另一态，但转换之前及之后的能量是相等的，既没有增加也没有减少。

热力学第二定律: 热力学第二定律认为在转换过程中，热熵(entropy)只会增加，不会减少。热熵这

念很难用几句话讲得清楚。对于这个讨论来说，第二定律可以简化为“无用”输出能量就是热能。

异步电机: 传统的注塑机是用异步（鼠笼式）电机来驱动油泵的。异步电机的定子在三相电的驱动生旋转磁场。以四极定子及50 Hz 的供电为例，磁场以1500 rpm 的速度转动。

转子上有多条斜放的铜枝，它们都是在末端短接的。鼠笼由此得名。在旋转的磁场下，铜枝上感应流。电流与磁场相互作用下产生扭力，转动转子。转子的转速比旋转磁场低20~60 rpm，故称为异同步）电机。

矽铁片重