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直流电动机可调可控直流稳压电源的设计.

第一章绪论

1.1 电机调速方案

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 -=

∑ （1-1）

式中 a U ：电枢供电电压（V ）。 a I ：电枢电流（A ）。 Φ：励磁磁通（Wb ）。 a R ：电枢回路总电阻（Ω）。 e C ：电势系数。

1.2 本设计内容简介

本系统采用PWM 调压调速，设计包括主电路、触发电路、驱动电路三个部分，如图1.1所示。

图1.1 总体结构框图

交流电源由电网接入，经过变压器变压后输入整流桥变为直流。通过调节占空比来调节斩波输出电压以控制电机电枢电压，调节电机转速。

基本工作过程：

在

U正半周过零点至ωt=0期间，因

U，故二极管均不导通，此阶段

电容

C向

R放电，提供负载所需电流，同时

U下降。

至ωt=0之后，

U将要超过

U，使得D1和D4开通，

U，交流电源向电容充电，同时向负载R1供电。

电容被充电到ωt=θ时，

U，D1和D4关断。电容开始以时间常数RC 按指数函数放电。

当ωt=π，即放电经过π-θ角时，Ud降至开始充电时的初值，另一对二极管

D2和D3导通，此后

U又向

C充电，与

U正半周的情况一样，如图2.3所示。

图2.3 电容滤波对整流电路的影响

主要的数量关系：:

1、输出电压平均值

1) 空载时，。

2) 重载时，

U逐渐趋近于0.9

U，即趋近于接近电阻负载时的特性。

3) 在设计时根据负载的情况选择电容C值，使

,此时输出电压为：

U≈1.2

U(2.1)

2、电流平均值

1) 输出电流平均值

I为：

U/R (2.2)

I(2.3)

2) 二极管电流

I平均值为：

I/2=

I/2 (2.4)

3、二极管承受的电压

i C i R

a)b)

VD1VD

u d

VD4

VD2

u1u2

()2/

RC≥

直流降压斩波电路基本工作原理：

直流降压斩波电路主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等，后两种情况下负载中均会出现反电动势，如图中Em 所示。

t=0时刻，驱动V 导通，电源d U 向负载供电，负载电压0U =d U ，负载电流0

I 按指数曲线上升。

t=1t 时刻，控制V 关断，二极管VD 续流，负载电压0U 近似为零，负载电流呈指数曲线下降，通常串接较大电感L 使负载电流连续且脉动小或基本维持不变。

图2.5 斩波电路波形图

当电感足够大，电流连续时，负载电压的平均值可化简得：

0on on d d on off t t

u u u t t T

=+ （2.5）

所以输出电压为：

0d u u α=

（2.6）

其中：α=

t T

，为降压比。降压斩波电路之所以能使输出电压高于电源电压，关键有两个原因：一是电感1L 储能之后具有使电压泵升的作用，二是电容1C 可将输出电压保持住。

2.3 主要元件选型

一、电力二极管的选择

由设计要求知道输入交流电压i U =220V ，整流输出电压为d U =200V ，斩波输出电压为0～220V 直流恒压，对于斩波电路其控制波形的占空比为0%～98%，故对于电力二极管：

电力二极管平均电流为：dvt I =1/2d I =（3～7）A 电力二极管承受最大反压：t U =1.414t U =311V

考虑安全裕度，电力二极管额定电压n U =（2～3）×311=（622 ～933）V 。取电力二极管额定电压n U =940V 。

流过电力二极管电流有效值vt I =d I /1.414=(1.414～5.66)A

考虑裕量问题，一般取其通态平均电流为按此原则所得计算结果的1.5 ～2倍。根据正弦半波波形平均值与有效值比为1:1.5；故需电力二极管的额定电流为：n I =（1.5～2）*5.66/1.57=（5.4～7.2）A 。在考虑裕量，将计算结果放大到两倍，本设计选取取额定电流15A 的电力二极管。

二、滤波电容的选择

滤波电容选择1C 一般根据放电的时间常数计算，负载越大，要求纹波系数越小，一般不做严格计算，多取2000 uF 以上。因该系统负载较大，故取1C =0.15F ；耐压：1.5dm U =1.5×220=360V ，取360V 。即选用0.15F 、360V 电容器。

三、IGBT 的选择

因为2m U =220V ，则取3倍裕量，选耐压为660V 以上的IGBT 。由于IGBT 是以最大标注且稳定电流与峰值电流间大致为4倍关系，故应选用大于4倍额定负载电流的IGBT 为宜，因此选用60A,额定电压为240V 以上的IGBT 。本设计选用FGL60N100BNTD 60A ，300V ，IGBT 。

四、续流二极管的选择

根据公式U=（2～3）2U =（160～240）V ，而电流I=(1.5～2)I2==(12～16)A,为了留出充足裕量，选择了额定电压为240V 、额定电流为20A 的续流二极。五、输出滤波器元件参数的选择：

在主电路中，L1、C2构成电源输出滤波器。为了维持电感的滤波效果，

1L 上锯齿波电流的最小值必须大于或等于零。因此必须满足下列条件：

1min

2on O U U L t I -≥

（2.7）式中，1U ：IGBT 输入电压；0U ：电源输出电压，min O I ：电感续流二极管的凝结负载电流；on t ：IGBT 的导通时间。1L 越大，输出电流纹波越小，所允许

min

2on

O U U t I -的临界负载电流也越小，但考虑到电感的损耗、体积及动态特性的影响，不宜过大，

通常取(1.5～1.2)

本设计取1L =0.1H 。

滤波电容2C 可由式（2.9）算出，本设计中2C 取0.01F 。

1222

()L L I C U U U ≥+?- （2.8）（7）变压器参数选择：

由于PWM 控制信号中最大脉冲宽度为50%，系统要求可知，本设计所采用的变压器一、二次线电压分别为220V 和400V 。变比K=400/220=1.82，因为d U ≈1.22U ，故采用的变压器二次侧电压为U=400V 。又由于电枢电流达到6A 左右，其中电机启动电流达到了50A ，为了留出充足裕量，本设计采用的变压器额定电流为I=60A 。故变压器容量为S=UI=2400V A ，考虑到裕量问题，我们采用的变压器容量为2.4KV A 。

第三章控制电路的设计

3.1 触发电路设计

斩波电路有三种控制方式：

（1）保持开关周期T不变，调节开关导通时间t on，称为脉冲宽度调制或脉冲调宽型：

（2）保持导通时间不变，改变开关周期T，成为频率调制或调频型；

（3）导通时间和周期T都可调，是占空比改变，称为混合型。

其中第一种是最常用的方法。PWM控制信号的产生方法有很多。这里我使用的是IGBT的专用触发芯片SG3525，其电路原理图如图3.1。

图3.1 PWM信号产生电路

SG3525所产生的仅仅只是PWM控制信号，强度不够，不能够直接去驱动IGBT，中间还需要有驱动电路就爱你过信号放大。另外，主电路会产生很大的谐波，很可能影响到控制电路中PWM信号的产生。因此，还需要对控制电路和主电路进行电气隔离。

3.2 驱动电路设计

IGBT是电力电子器件，控制电路产生的控制信号一般难以直接驱动IGBT。因此需要信号放大的电路。另外直流斩波电路会产生很大的电磁干扰，会影响控制电路的正常工作，甚至导致电力电子器件的损坏。因而还设计中还学要有带电器隔离的部分。

具体来讲IGBT的驱动要求有以下几点：

（1）动态驱动能力强，能为IGBT栅极提供具有陡峭前后沿的驱动脉冲。否则IGBT会在开通及关延时，同时要保证当IGBT损坏时驱动电路中的其他元件不会被损坏。

（2）能向IGBT提供适当的正向和反向栅压，一般取+15 V左右的正向栅压比较恰当，取-5V反向栅压能让IGBT可靠截止。

（3）具有栅压限幅电路，保护栅极不被击穿。IGBT栅极极限电压一般为±20 V，驱动信号超出此范围可能破坏栅极。

（4）当IGBT处于负载短路或过流状态时，能在IGBT允许时间内通过逐渐降低栅压自动抑制故障电流，实现IGBT的软关断。驱动电路的软关断过程不应随输入信号的消失而受到影响。

当然驱动电路还要注意其他几个问题。主要是要选择合适的栅极电阻Rg和Rge。以及要有足够的输入输出电隔离能力。

这里，使用了EXB841集成电路作为IGBT的驱动电路。其具体电路原理图参见图3.2。图3.2中的标号Y1、Y2分别与图3.1中的Y1、Y2相连。EXB841芯片具有单电源、正负偏压、过流检测、保护、软关断等主要特性，是一种比较典型的驱动电路。其功能比较完善，在国内得到了广泛应用。

当EXB841输人端脚14和脚15有10m A的电流流过时，光祸ISO1导通，A点电位迅速下降至0 V,V1和V2截止;V2截止使D点电位上升至20 V,V4导通，V5截止，EXB841通过V4及栅极电阻Rg向一个IGBT提供电流使之迅速导通。

控制电路使EXB841输入端脚14和脚15无电流流过，光藕ISO1不通，A 点电位上升使V1和V2导通;V2导通使V4截止、V5导通，IGBT栅极电荷通过V5迅速放电，使EXB841的脚3电位迅速下降至0V(相对于EXB841脚1低5 V)，使IGBT可靠关断。

设IGBT已正常导通，则V1和V2截止，V4导通，V5截止，B点和C点电位稳定在8V左右，Vzi不被击穿，V3截止，E点电位保持为20 V，二极管VD6截止。若此时发生短路，IGBT承受大电流而退饱和，u ce上升很多，二极管VD7截止，则EXB841的脚6"悬空”,B点和C点电位开始由8V上升;当上升至13V时，VZ，被击穿，V3导通，C4通过R，和V3放电，E点电位逐步下降，二极管VU6导通时D点电位也逐步下降，使EXB 841的脚3电位也逐步下降，缓慢关断IGBT。

对于EXB841，它本身存在一些不足之处。例如过流保护阈值过高，保护存在盲区，软关断保护不可靠，负偏压不足，过流保护五自锁功能等。为此，对驱动电路进行了一些优化，还增加了故障信号封锁电路。这些主要都是为了加强对电路的保护，属于保护电路的范畴。

图3.2 驱动电路原理图

第四章仿真分析与调试

本设计采用Matlab软件仿真分析及SIMULINK环境下的仿真工具。

simulink环境下仿真工具PSB(Power System Blocksets) 是为电力电子系统以及电力传动系统而设计的。它的基础是MATLAB中的simulink。

4.1 建立仿真模型

在电力电子设计过程中利用MATLAB来进行仿真建模分析有很大的好处，它不但非常方便而且能够在很大程度范围内减少因设计问题而造成的浪费。

这里的仿真主要是运用MATLAB软件中的simulink工具。先从simulink的元件库中找到需要用的元件，然后搭建相应的主电路，设置好参数后即可进行仿真。

选择电机的属性如图4.1所示。

图4.1 电机参数及属性

仿真电路中，用虚拟的示波器监控了斩波电路输出电压输出电流的波形，以及IGBT电压电流的波形。另外还在电路中加了一个滤波电容。

设定好元器件的参数之后,还需要设置仿真算法和仿真时间。本设计设置如图4.2所示。

图4.2 MATLAB 属性设置

有一类特殊的微分方程，其中一些解变化缓慢，另一些变化快，且相差较悬殊，这类方程常常称为刚性方程，又称为Stiff方程。刚性方程一般不适合用ode45()求解。通常电力电子仿真中大量存在非线性环节，算法ode15s比较适用。

由图可见，本设计设定为60S的仿真时间。设置的仿真算法是ode15S。

仿真电路图见附录一。

4.2 仿真结果与分析

变压器二次侧输出电压波如图4.3：

Time

U 2

图4.3 变压器二次侧输出电压波形

从上图可以看出，变压器二次侧输出电压值稳定值为400V 。（1）额定电压时运行分析电枢电压波形如图4.4所示： 00.10.20.30.40.50.60.7

0.80.91

-300-200

-100

0Time

U 2

Time

U a

图4.4 额定电压时电枢电压波形

经整流、斩波环节输出最大电压稳定值为240V ，等于所采用直流电机额定电压大小。

电机转速n 、电枢电流a I 、励磁电流f I 、电磁转矩e T 如图4.5所示：

Time

I f

Time

T e

图4.5 电机转速、电枢电流、励磁电流、电磁转矩波形

如图可知，电机转速n=178rad/min 。

（2） PWM 信号为30%时，电路运行分析

电枢电压波形如图如图4.6所示： 0

0.10.20.30.40.50.60.70.80.91

-300

-200

-100

0100

200300Time

U 2

Time

U a

图4.6 PWM 信号为30%时电枢电压波形

当PWM 信号占空比为30%时，输入的电枢电压为Ua ≈201V 。

电机转速n 、电枢电流a I 、励磁电流f I 、电磁转矩e T 如图4.7所示：

Time

I f

Time

T e

图4.7 PWM 信号为30%时电机转速、电枢电流、励磁电流、电磁转矩

由图可知，PWM 信号为30%时额定电压下直流电机运行转速n ≈117r/min 。（3） PWM 信号为20%时，电路运行分析

电枢电压波形如图：

00.10.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

-300

-200

-100

100

200Time

Time

U a

图4.9 PWM 信号为20%时电枢电压波形

当PWM 信号占空比为20%时，输入的电枢电压为Ua ≈120V 。电机转速n 、电枢电流a I 、励磁电流f I 、电磁转矩e T ：

Time

I a

Time

I f

Time

T e

图4.10 PWM 信号为20%时电机转速、电枢电流、励磁电流、电磁转矩

由图可知，PWM 信号为20%时额定电压下直流电机运行转速n ≈83r/min 。通过分析知本设计能实现对直流电机的平滑调速，设计结果与理论分析相同。

A F i -附录一 MATLA

B 仿真电路图

参考文献

[1] 王兆安,刘进军.电力电子技术. [M].第5版.北京:机械工业出版社,2008

[2] 李国勇,谢克明,杨丽娟.计算机仿真技术与CAD-基于MATLAB的控制系

统.[M].第2版.北京电子工业出版社,2008

[3] 陈汝全.电子技术常用器件应用手册.[M].北京:机械工业出版社

[4] 华中科技大学电子学教研室编,康华光主编.电子技术基础（模拟部分）.[M].

第5版.北京:高等教育出版社,2006

直流电动机控制课程设计总结报告

微机原理及应用B 课程设计任务书 2010－2011学年第 2学期第 19 周－ 19 周题目直流电机控制内容及要求内容：设计一直流电机控制系统，实现对电机的正转，反转和速度控制要求：1、用proteus画出原理图； 2、用c语言或汇编编写程序； 3、实现对电机的正转，反转和速度控制进度安排 1、方案论证 0.5天 2、分析、设计、调试、运行 4天 3、检查、整理、写设计报告、小结 0.5天学生姓名：5组（组长：25盛夏；组员：23彭亚彬，24阮水盛，26陶志鹏）指导时间2011年6月27日至2011年7月1日指导地点：F 楼 613室任务下达2011年6月 27日任务完成2011 年7 月 1日考核方式 1.评阅 2.答辩 3. 实际操作□ 4.其它□ 指导教师郭亮系（部）主任注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。

目录摘要 (3) Abstract (4) 一、概述 (5) 二、直流电机硬件电路设计及描述 (6) 2.1直流电机的结构 (6) 2.2直流电机的工作原理 (6) 2.3电磁关系 (7) 2.4直流电机主要技术参数 (7) 2.5直流电机的类型 (8) 2.6直流电机的特点 (8) 三、直流电机硬件电路设计及描述 (8) 3.1 总体方案设计 (8) 3.1.1 设计思路 (8) 3.1.2设计原理图 (10) 3.2设计原理及其实现方法 (10) 3.2.1速度调节的实现 (10) 3.2.2 转向的控制 (11) 四、流程图 (12) 五、.程序代码（C语言） (13) 六、程序代码（汇编语言） (18) 七、收获、体会和建议 (24) 附录 (25) 1. 本设计所需要芯片以及作用 (25) 2.主要参考文献 (26)

直流稳压电源课程设计任务书

<电子技术课程设计> 直流稳压电源课程设计任务书一：设计任务及要求： 1. 设计任务设计一集成直流稳压电源，满足：（1）当输入电压在220V交流时，输出直流电压为6V。（2）输出纹波电压小于5mv，稳压系数<=0.01；（3）具有短路保护功能。 (4) 最大输出电流为:Imax＝1.0A; 2.通过集成直流稳压电源的设计，要求学会：（1）选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源。（2）掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法。 3．设计要求（1）电源变压器、整流二极管、滤波电容等元件只做选择性设计；（2）合理选择集成稳压器；（3）完成全电路理论设计、绘制电路图；（4）撰写设计报告。全文格式可参照下附一目录格式要求。（5）希望：设计有新意，切忌完全照搬、抄袭、上下文不统一、文不对题等。（6）文章请在某些方面12月13日前完成初稿，14日进行初审答辩。附一：部分目錄二、原理与分析 1．直流稳压电源的基本原理直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如下。各部分的作用：器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=η，式中η是变压器的效率。（2）整流滤波电路：整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。容C满足RL-C＝（3~5）T/2，或中T为输入交流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻。

）三端集成稳压器：常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。常用可调式正压集成稳压器有CW317（LM317）系列，它们的输出电压从1.25V－37伏可调，最简的电路外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。其芯片内有过渡、过热和安全工作区保护，最大输出电流为1.5A。其典型电路如图2，其中电阻R1与电位器R2组成输出电压调节器，输出电压Uo的表达式为：Uo＝1.25（1＋R2/R1）式中R1一般取120－240欧姆，输出端与调整端的压差为稳压器的基准电压（典型值为1.25V）。稳压电流的性能指标及测试方法稳压电源的技术指标分为两种：一种是特性指标，包括允许输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数（或电压调整率）、输出电阻（或电流调整率）、纹波电压（纹波系数）及温度系数。测试电路如图3。图3 稳压电源性能指标测试电路（1）纹波电压：叠加在输出电压上的交流电压分量。用示波器观测其峰峰值一般为毫伏量级。也可用交流毫伏表测量其有效值，但因纹波不是正弦波，所以有一定的误差。（2）稳压系数：在负载电流、环境温度不变的情况下，输入电压的相对变化引起输出电压的相对变化，即：（3）电压调整率：输入电压相对变化为±10%时的输出电压相对变化量，稳压系数和电压调整率均说明输入电压变化对输出电压的影响，因此只需测试其中之一即可。（4）输出电阻及电流调整率输出电阻与放大器的输出电阻相同，其值为当输入电压不变时，输出电压变化量与输出电流变化量之比的绝对值.电流调整率：输出电流从0变到最大值时所产生的输出电压相对变化值。输出电阻和电流调整率均说明负载电流变化对输出电压的影响，因此也只需测试其中之一即可。

直流电动机调速课程设计

《电力拖动技术课程设计》报告书直流电动机调速设计专业：电气自动化学生姓名：班级： 09电气自动化大专指导老师：提交日期： 2012 年 3 月

前言在电机的发展史上，直流电动机有着光辉的历史和经历，皮克西、西门子、格拉姆、爱迪生、戈登等世界上著名的科学家都为直流电机的发展和生存作出了极其巨大的贡献，这些直流电机的鼻祖中尤其是以发明擅长的发明大王爱迪生却只对直流电机感兴趣，现而今直流电机仍然成为人类生存和发展极其重要的一部分，因而有必要说明对直流电机的研究很有必要。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工效率。

可调式直流稳压电源设计

可调式直流稳压电源设计姓名：艾林学号：09325201 专业：电子信息工程班级：093252 指导教师：黄河 2011年1月1 日

目录一课程设计目地 (3) 二功能电路整体思路 (3) 三功能模块分析 (4) 四心得体会 (9) 五实物展示 (10) 六参考文献 (11) 七致谢 (11)

一设计目的本次设计的题目为“可调试直流稳压电源”。在设计过程中应实现以下几点要求： 1.输入电压为220V AC 输出为直流电压 2.电压变化范围：1.8~17V 3.连续可调二功能电路整体思路若实现稳压电源，首先就要就电路进行稳压。在稳压方面可选用变压器来完成。由输入交流电压变为直流则须对电路进行整流。本次设计选用全波桥式整流电路进行整流。然后要对输入的电压进行调节。在调节方面。可选用可调节三端正电压稳压器进行调节（LM317）。通过整流后得电流幅值变化很大，所以需要用电容对电流进行滤波。然后输出即可。电路模块：稳压——>整流——>调压——>滤波——>输出

三功能模块分析 ⑴元件清单注：制作实物所需其它设备：电烙铁覆铜板焊锡漆包线钳子等。

⑵元件性能分析 ①.色环电阻电阻值计算示意图下如图所示： ②桥式整流器原理图：桥式整流器是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路。用来将交流电转变成直流电。桥式整流器利用四个二极管，两两对接。输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。桥式整流器是由多只整流二极管作桥式连接，外用绝缘朔料封装而成，大功率桥式整流器在绝缘层外添加金属壳包封，增强散热。桥式整流器品种多，性能优良，整流效率高，稳定性好，最大整流电流从0.5A到50A，最高反向峰值电压从50V到1000V。

直流电动机可逆调速系统设计 (1)要点

摘要本次课程设计直流电机可逆调速系统利用的是双闭环调速系统，因其具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，所以在电气传动系统中得到了广泛的应用。直流双闭环调速系统中设置了两个调节器, 即转速调节器(ASR)和电流调节器(ACR), 分别调节转速和电流。本文对直流双闭环调速系统的设计进行了分析，对直流双闭环调速系统的原理进行了一些说明，介绍了其主电路、检测电路的设计，介绍了电流调节器和转速调节器的设计以及系统中一些参数的计算。关键词：双闭环，可逆调速，参数计算，调速器。

目录 1. 设计概述 (1) 1.1 设计意义及要求 (1) 1.2 方案分析 (1) 1.2.1 可逆调速方案 (1) 1.2.2 控制方案的选择 (2) 2.系统组成及原理 (4) 3.1设计主电路图 (7) 3.2系统主电路设计 (8) 3.3 保护电路设计 (8) 3.3.1 过电压保护设计 (8) 3.3.2 过电流保护设计 (9) 3.4 转速、电流调节器的设计 (9) 3.4.1电流调节器 (10) 3.4.2 转速调节器 (10) 3.5 检测电路设计 (11) 3.5.1 电流检测电路 (11) 3.5.2 转速检测电路 (11) 3.6 触发电路设计 (12) 4. 主要参数计算 (14) 4.1 变压器参数计算 (14) 4.2 电抗器参数计算 (14) 4.3 晶闸管参数 (14) 5设计心得 (15) 6参考文献 (16)

直流电动机可逆调速系统设计 1.设计概述 1.1设计意义及要求直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内实现平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流拖动控制系统又是交流拖动控制系统的基础，所以应该首先掌握直流拖动控制系统。本次设计最终的要求是能够是电机工作在电动和制动状态，并且能够对电机进行调速，通过一定的设计，对整个电路的各个器件参数进行一定的计算，由此得到各个器件的性质特性。 1.2 方案分析 1.2.1 可逆调速方案使电机能够四象限运行的方法有很多，可以改变直流电机电枢两端电压的方向，可以改变直流电机励磁电流的方向等等，即电枢电压反接法和电枢励磁反接法。电枢励磁反接方法需要的晶闸管功率小，适用于被控电机容量很小的情况，励磁电路中需要串接很大的电感，调速时，电机响应速度较慢，且需要设计很复杂的电路，故在设计中不采用这种方式。电枢电压反接法可以应用在电机容量很的情况下，且控制电路相对简单，电枢反接反向过程很快，在实际应用中常常采用，本设计中采用该方法。电枢电压反接电路可以采用两组晶闸管反并联的方式，两组晶闸管分别由不同的驱动电路驱动，可以做到互不干扰。图1-1 两组晶闸管反并联示意图

直流稳压电源的项目设计方案

直流稳压电源的项目设计方案（一）设计目的 1、学习直流稳压电源的设计方法； 2、研究直流稳压电源的设计方案； 3、掌握直流稳压电源的稳压系数和阻测试方法；（二）设计要求和技术指标 1、技术指标：要求电源输出电压为±12V（或±9V /±5V），输入电压为交流220V，最大输出电流为I omax =500mA，纹波电压△V OP-P ≤5mV，稳压系数Sr≤5%。 2、设计基本要求（1）设计一个能输出±12V/±9V/±5V的直流稳压电源；（2）拟定设计步骤和测试方案；（3）根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数；（4）要求绘出原理图，并用Protel画出印制板图；（5）在万能板或面包板或PCB板上制作一台直流稳压电源；（6）测量直流稳压电源的阻；（7）测量直流稳压电源的稳压系数、纹波电压；（8）撰写设计报告。 3、设计扩展要求（1）能显示电源输出电压值，00.0-12.0V； (2) 要求有短路过载保护。（三）设计提示 1、设计电路框图如图所示稳压电路若使用分离元件要有取样、放大、比较和调整四个环节，晶体管选用3DD或3DG等型号；若用集成电路选78XX和79XX稳压器。测量稳压系数：在负载电流为最大时，分别测得输入交流比220V增大和减小10%的输出Δvo，并将其中最大一个代入公式计算Sr，当负载不变时，Sr=ΔVoV I / ΔV I V O 。测量阻：在输入交流为220V，分别测得负载电流为0及最大值时的ΔVo，r o = ΔV O /ΔI L 。纹波电压测量：叠加在输出电压上的交流分量，一般为mV级。可将其放大后，用示波器观测其峰－峰值△V OP-P ；用可用交流毫伏表测量其有效值△V O ，由

直流电动机调速设计

目录 1．直流电动机简介 (1) 2．直流电动机的相关内容 (1) 3．直流电动机调速简介 (4) 4．他厉直流电动机的调速方法 (6) 5．设计内容 (10) 6．结论 (12) 7．参考文献 (13) 8．致谢 (14) 9．设计感想 (15)

直流电动机调速设计一. 直流电动机直流电动机是人类最早发明和应用的电机。与交流电机相比，直流电机因结构复杂，维护困难，价格较贵等缺点制约了它的发展，但是由于直流电动机具有优良的起动，调速和制动性能，因此在工业领域中占有一席之地。它是实现了电能转换成机械能的电机。二.有关内容：〈一〉直流电动机的分类 1、他励直流电动机 2、并励直流电动机 3、串励直流电动机 4、复励直流电动机〈二〉直流电动机用途直流电动机具有优良的调速性能，调速范围宽，精度高，平滑性好，且调节方便，还具有较高的过载能力和优良的起动、制动性能，因此直流电动机特别适合于要求宽度调速范围的电气传动和有特殊性能要求的自动控制系统，例如：轧钢机、电力机、城市电车等。直流电机与交流电机相比，其主要的缺点是换向问题。它限制了直流电机的最大容量，增加了运行维护工作量，也导致其制造成本较高。但目前仍有不少场合使用直流电动机。

〈三〉直流电动机的结构图1 直流电机装配结构图 1—换向器 2—电刷装置 3—机座 4—主磁极 5—换向极 6—端盖 7—风扇 8—电枢绕组 9—电枢铁心直流电动机主要由磁极，电枢，换向器三部分组成。（1）磁极是电动机中产生磁场的装置，它分为极心和极掌两部分。极心上放置励磁绕组，极掌的作用是使电动机空隙中磁感应强度得分布最为合适，并用来挡住励磁绕组；磁极是用钢片叠成的，固定在机座上；机座也是磁路的一部分。机座常用铸钢制成。（2）电枢。电枢是电动机中产生感应电动势的部分。直流电动机的电枢是旋转的，电枢铁心成圆柱状，由硅钢片叠成，表面冲有槽，槽中放有电枢绕组。（3）换向器。换向器是直流电动机的一种特殊装置，主要有许多换向片组成，每两个相邻的换向片中间是绝缘片。在换向器的表面用弹簧压着固定的电刷，使转动的电枢绕组可以同外电路连接。换向器是直流电动机的结构特征，易于识别。

可调的直流稳压电源电路设计

可调的直流稳压电源电路设计课题名称直流稳压电源所在院系班级学号姓名指导老师时间

目录一、摘要 (3) 二、设计要求 (3) 三、元件及其介绍 (4) 四、设计原理及参数计算 (4) (1)电源变压器 (4) (2)整流电路 (5) (3)滤波电路 (5) 五、直流稳压电源的工作原理 (6) 六、可调式三端稳压器的引脚图及其典型应用电路6 (1)设计电路图 (6) (2)仿真 (7) 七、设计结论心得体会 (8) 八、附表附录 (9)

摘要电源是电子设备中的一个重要组成部分, 其性能的优劣直接影响着设备的工作质量, 随着技术的不断革新, 电源技术发生了巨大变化。随着科技的发展，直流稳压电源的工作频率有原来的几十千赫发展到现在的几百千，但是和西方的发达国家还是有一定的差距；以美国为首的几个发达国家在这方面的研究已经转向高频下电源的拓扑理论、工作原理、建模分析等等方面技术领先；因此，直流稳压电源的研制及应用在此方面与之也从在很大的差距。本次设计的题目为串联型连续可调直流稳压负电源：先是家用电源经过变压器得到一个大约（15~30V ）的电压U1，然后U1经过一个桥堆进行整流，再采用可调阻值的滑动变阻器进行分压，在桥堆的输出端加一电容C 进行滤波，滤波后再通过LM317（具体参数参照手册）输出一个负电压，在LM317的输出端加一个电阻R1，调整端加一个电位器RW ，这样输出的电压就可以在某一范围内可调。因为电源的设计中要求输出电流可以扩展，在LM317的输出端加一个晶体管。这样输出的电压就可以在0~9.9V 范围内可调。经过一系列的分析、准备、设计、调试…除了在布局和无焊接方面之外，设计的电路基本符合设计要求。关键词: 开关电源; 稳压电源;可调直流稳压电源设计要求输入（AC ）：U=220V ，f=50HZ ；输出直流电压0~9.9v 输出电流Imax=100mA;(有电流扩展功能) 负载电流mA I 800 具有过流保护功能。系统框图

12V直流稳压电源工程设计方案

12V直流稳压电源设计一、摘要直流稳压电源是一种当电网电压波动或温度、负载改变时，能保持输出直流电压基本不变的电源。其电源电路包括电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个环节。设计中要用的元件有变压器、稳压器、整流二极管、电解电容等。实测结果表明，该装置实现了题目要求的全部功能，实现了题目的基本要求。关键词：直流、整流、稳压、滤波、电源二、设计目的 1.学会选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源。 2.掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法。 3.培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。三、设计任务设计一个直流稳压线性电源，输入220V，50Hz的正弦交流信号，输出±12V对称稳压直流电。四、遇到问题因为是模拟电路所以误差会比较大，电路的准确性往往取决于整个电路的线路连接及器件，一旦某条线路出现问题则整个电路无法正常工作，或者某个器件因为电压过大而烧坏则此电路失败。要注意

输入电压的器件如稳压管，一旦输入过大电压那么它绝对会烧坏，只能换新的来替代。五、原理电路和程序设计电路原理方框图 1．直流稳压电源的基本原理下面将就直流稳压电源各部分的作用作简单陈述。 (1)是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。 (2)整流滤波电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。 (3)稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。六、电路图和各部分波形图

直流电动机调速系统设计方案

课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 直流电动机调速系统设计初始条件：采用MC787组成触发系统，对三相全控桥式整流电路进行触发，通过改变直流电动机电压来调节转速。要求完成的主要任务: （1）设计出三相全控桥式整流电路拓扑结构；（2）设计出触发系统和功率放大电路；（3）采用开环控制、转速单闭环控制、转速外环+电流内环控制。 (4) 器件选择：晶闸管选择、晶闸管串联、并联参数选择、平波和均衡电抗器选择、晶闸管保护设计参考文献： [1] 周渊深.《电力电子技术与MATLAB仿真》.北京：中国电力出版社， 2005:41-49、105-114 时间安排： 2011年12月5日至2011年12月14日，历时一周半，具体进度安排见下表指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日

目录 1概述 0 2转速、电流双闭环直流调速系统的组成及其静特性 0 2.1转速、电流双闭环直流调速系统的组成 0 2.2 稳态结构框图和静特性 (1) 3双闭环直流调速系统的数学模型与动态过程分析 (2) 3.1双闭环直流调速系统的动态数学模型 (2) 3.2双闭环直流调速系统的动态过程分析 (3) 4转速电流双闭环直流调速系统调节器的工程设计 (5) 4.1转速和电流两个调节器的作用 (5) 4.2调节器的工程设计方法 (5) 4.2.1设计的基本思路 (6) 4.3 触发电路及晶闸管整流保护电路设计 (6) 4.3.1触发电路 (6) 4.3.2整流保护电路 (7) 4.3.2.1 过电压保护和du/dt限制 (7) 4.3.2.2 过电流保护和di/dt限制 (8) 4.4 器件选择与计算 (8) 5心得体会 (13) 参考文献 (14) 附录：电路原理图 (15)

连续可调直流稳压电源的设计与制作

目录一、设计目的 (1) 二、设计任务及要求 (1) 三、设计步骤 (1) 四、总体设计思路 (2) 五、实验设备及元器件 (5) 六、测试要求 (5) 七、设计报告要求 (6) 八、注意事项 (6)

直流稳压电源的设计一、设计目的 1．学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。 2．学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。 3．培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。二、设计任务及要求 1．设计并制作一个连续可调直流稳压电源，主要技术指标要求： ①输出电压可调：U o=+3V～+9V ②最大输出电流：I omax=800mA ③输出电压变化量：ΔU o≤15mV ④稳压系数：S V≤0.003 2．设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。 3．自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量，交指导教师审核。 4.批准后，进实验室进行组装、调试，并测试其主要性能参数。三、设计步骤 1．电路图设计（1）确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。（2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。（3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。（4）总电路图：连接各模块电路。 2．电路安装、调试（1）为提高学生的动手能力，学生自行设计印刷电路板，并焊接。（2）在每个模块电路的输入端加一信号，测试输出端信号，以验证每个模块能否达到所规定的指标。（3）重点测试稳压电路的稳压系数。（4）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。

课程设计报告直流电机调速系统(单片机)

专业课程设计题目三直流电动机测速系统设计院系：专业班级：小组成员：指导教师：日期：

前言 1.题目要求设计题目：直流电动机测速系统设计描述：利用单片机设计直流电机测速系统具体要求：8051单片机作为主控制器、利用红外光传感器设计转速测量、检测直流电机速度，并显示。元件：STC89C52、晶振（12MHz ）、小按键、ST151、数码管以及电阻电容等 2.组内分工（1）负责软件及仿真调试：主要由完成（2）负责电路焊接：主要由完成（3）撰写报告：主要由完成 3.总体设计方案总体设计方案的硬件部分详细框图如图一所示: 单片机 PWM 电机驱动数码管显示按键控制

一、转速测量方法转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数,其大小及变化往往意味着机器设备运转的正常与否,因此,转速测量一直是工业领域的一个重要问题。按照不同的理论方法,先后产生过模拟测速法(如离心式转速表) 、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪) 以及计数测速法。计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。本文介绍的采用单片机和光电传感器组成的高精度转速测量系统,其转速测量方法采用的就是电子式定时计数法。对转速的测量实际上是对转子旋转引起的周期脉冲信号的频率进行测量。在频率的工程测量中,电子式定时计数测量频率的方法一般有三种： ①测频率法:在一定时间间隔t 内,计数被测信号的重复变化次数N ,则被测信号的频率fx 可表示为 f x =Nt(1) ②测周期法:在被测信号的一个周期内,计数时钟脉冲数m0 ,则被测信号频率fx = fc/ m0 ,其中, fc 为时钟脉冲信号频率。 ③多周期测频法:在被测信号m1 个周期内, 计数时钟脉冲数m2 ,从而得到被测信号频率fx ,则fx 可以表示为fx =m1 fcm2, m1 由测量准确度确定。电子式定时计数法测量频率时, 其测量准确度主要由两项误差来决定: 一项是时基误差; 另一项是量化±1 误差。当时基误差小于量化±1 误差一个或两个数量级时,这时测量准确度主要由量化±1 误差来确定。对于测频率法,测量相对误差为： Er1 =测量误差值实际测量值×100 % =1N×100 % (2) 由此可见,被测信号频率越高, N 越大, Er1 就越小,所以测频率法适用于高频信号( 高转速信号) 的测量。对于测周期法,测量相对误差为： Er2 =测量误差值实际测量值×100 % =1m0×100 % (3) 对于给定的时钟脉冲fc , 当被测信号频率越低时,m0 越大, Er2 就越小,所以测周期法适用于低频信号( 低转速信号) 的测量。对于多周期测频法,测量相对误差为： Er3 =测量误差值实际测量值100%=1m2×100 % (4) 从上式可知,被测脉冲信号周期数m1 越大, m2 就越大,则测量精度就越高。

简易直流稳压电源的设计方案

简易直流稳压电源的设计方案本文主要介绍直流稳压电源的设计。音频放大电路主要以单相桥式整流及三端集成稳压器为主。完成将输入220v，50Hz的市电，输出为稳定的±5V的直流电，。通过软件Proteus完成基本的电路原理图并进行防真和调试，使其满足基本设计要求。在构建好电路的每一个环节后要对±5V简易直流稳压电源进行仿真分析简易直流稳压电源的设计方案一﹑本次设计的主要目的随着科学技术的飞速发展，人类进入高速发达的商品社会，市场里各种电子商品琳琅满目，给生活带来极大的方便。但是不少非常实用的电子制品成果，或者受到多方面因素的制约，或者时机尚未成熟，往往很难转化为商品。然而，如果我们能够亲自动手制作，不仅可以使自己的创意得以实现，还能丰富生活，体味乐趣，更重要的是通过制作，有利于我们掌握电子制作技术的技能，激发创造性。直流稳压电源是电子系统中的关键部分，其作用是为电子系统提

供稳定的电能。设计要求：设计出每个功能框图的具体电路图，并根据下列技术参数的要求，计算电路中所用元件的参数值，最后按工程实际确定元件参数的标称值。容量：5W 输入电压：交流220V 输出电压：直流±5V 输出电流：1A 二、稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，如输出电压、输出电滤及电压调节范围；另一类是质量指标，反映一个稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻（输出电阻）、纹波电压及温度系数等。对稳压电源的性能，主要有以下四个万面的要求：1．稳定性好当输入电压Usr（整流、滤波的输出电压）在规定范围内变动时，输出电压Usc的变化应该很小一般要求。由于输入电压变化而引起输出电压变化的程度，称为稳定度指标，常用稳压系数S 来表示： S的大小，反映一个稳压电源克服输入电压变化的能力。在同样的输入电压变化条件下，S越小，输出电压的变化越小，电源的稳定度越高。通常S约为。

直流电动机速度控制设计概述

第一章：概述直流电动机是人类发明最早和应用的一种电机。与交流电机相比，直流电机因结构复、维护苦难，价格昂贵等缺点制约了它的发展，应用不及交流电机广泛。但由于直流电动机具有优良的启动、调速和制动性能，因此在工业领域中仍占有一席之地。转速调节的主要技术指标是：调速范围D和负载变化时对转速的影响即静差率，以及调速时的允许负载性质等（静差率就是表示在负载变化时拖动装置转速降落的程度。静差率越小，表示转速稳定性越好，对生产机械，如机床加工的零件，其加工的精度及表面光洁度就越高）。而直流电动机的突出优点是恰好是能在很大的范围内具有平滑，平稳的调速性能，过载能力较强，热动和制动转矩较大。因此，从可靠性来看，直流电动机仍有一定的优势。调节直流电动机转速的方法有三种：（１）电枢回路串电阻；（２）改变励磁电流；（３）改变电枢回路的电源电压；而本文从另一个角度来阐述直流电机的速度控制，即利用自动控制中的反馈来调节电机的平稳运行以达到各项性能指标。

第二章：系统数学模型本系统的简化方框图为：其对应的原理图为：控制系统的被控对象为电动机（带负载），系统的输出量是转速w ，参数亮是Ui 。控制系统由给定电位器、运算放大器1（含比较作用）、运算放大器2（含RC 校正网络）、功率放大器、测速发电机、减速器等部分组成。工作原理为：当负载角速度ω和电动机角速度m ω一致的时候，反馈电压为0，电机处于平衡状态即电动机运行稳定。当负载的角速度收到干扰的作用时，ω和m ω失谐，控制系统通过反馈电压的作用来改变m ω直到达到新的一致使系统恢复稳定，电机稳定运行。

2.1直流电动机的数学模型：直流电动机的数学模型。直流电动机可以在较宽的速度范围和负载范围内得到连续和准确地控制，因此在控制工程中应用非常广泛。直流电动机产生的力矩与磁通和电枢电流成正比，通过改变电枢电流或改变激磁电流都可以对电流电机的力矩和转速进行控制。图2.2是一个电枢控制式直流电动机的原理图。在这种控制方式中，激磁电流恒定，控制电压加在电枢上，这是一种普遍采用的控制方式。设为输入的控制电压电枢电流为电机产生的主动力矩为电机轴的角速度为电机的电感为电枢导数的电阻为电枢转动中产生的反电势为电机和负载的转动惯量根据电路的克希霍夫定理 (2-1) 电机的主动转矩 (2-2) 其中为电机的力矩常数。反电势 (2-3) 式中为电机反电势比例系数力矩平衡方程

可调直流稳压电源的设计说明

可调直流稳压电源设计报告任微明(学号：20101106133 ) (物理与电子信息学院10 级科技班,内蒙古呼和浩特010022 ) 指导教师: 高焕生摘要：主要采用变压器、整流、滤波、稳压的流程思路将输入220V 交流电转换成电压3~12V 的直流电源。其中，稳压电路采用三端固定稳压器LM317 达到稳压效果，因此系统可根据实际需要对其设计进行适当的修改。本系统设计方便简单、易学易改、成本低廉、功能实用。关键字：变压器；整流；滤波；稳压 1 设计内容及要求 1.1 设计目的 1、学习小功率直流稳压电源的设计与调试方法。 2、掌握小功率直流稳压电源有关参数的测试方法。 3、通过集成直流稳压电源的设计、安装和调试，要求学会： (1)选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源； (2)掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。 (3)通过电路的设计可以加深对该课程知识的理解以及对知识的综合运用。 1.2 设计内容设计一波形直流稳压电源，满足：当输入电压在220V ± 10%时，输出直流电压为3~12V

1.3设计要求 (1) 电源变压器做理论设计； (2) 合理选择集成稳压器； (3) 完成全电路理论设计、计算机辅助分析与仿真、安装调试、绘制电路图，PCB 板; (4) 撰写设计报告、调试总结报告。 2设计方法与步骤 2.1设计方法单元电路设计、PCB板设计、电路的组装与调试。 2.2设计步骤 (1 )功能和性能指标分析：对题目的各项要求进行分析，整理出系统和具体电路设计所需的更具体、更详细的功能要求和技术性指标数据，以求得设计的原始依据。 (2 )画出总体电路图，要求按相关规定，布局合理，图面清晰，便于对图的理解和阅读，为组装、调试和维修时做好准备。 (3)按总电路图安装电路，调试并改进。 3电路的设计图3整体电路图 3.1电源变压器过整流电路将交流变为脉动的直流电压。由于此脉动的直流压含有较的纹波，必须通过滤

单片机控制直流电动机课程设计

目录一、设计目的二、设计任务和要求三、设计原理分析四、硬件资源及原理五、硬件图六、程序框图七、程序八、调试运行九、仿真截图十、设计心得体会

一、设计目的 1、通过单片机课程设计，熟练掌握C语言的编程方法，将理论联系到实践中，提高我们的动脑和动手的能力。 2、通过对单片机控制直流电动机控制系统的设计，掌握A/D转换、D/A转换的有关原理，加深对PWM波的理解和使用，同时对单片机的使用更加熟练，通过对简单程序的编写提高我们的逻辑抽象能力。二、设计任务和要求任务：采用单片机设计一个控制直流电动机并测量转速的装置。要求: 1、通过改变A/D输入端的可变电阻来改变A/D输入电压，D/A输入检测量大小，进而改变直流电机的转速。 2、手动控制。在键盘上设置两个按键——直流电动机加速键和直流电机减速键。在手动状态下，每按一次键，电机的转速按照约定的速率改变。 3、键盘列扫描(4*6)。三、设计原理分析 1. 设计思路本文设计的直流PWM调速系统采用的是调压调速。系统主电路采用大功率GTR 为开关器件、H桥单极式电路为功率放大电路的结构。PWM调制部分是在单片机开发平台之上，运用汇编语言编程控制。由定时器来产生宽度可调的矩形波。通过调节波形的宽度来控制H电路中的GTR通断时间，以达到调节电机速度的目的。增加了系统的灵活性和精确性，使整个PWM脉冲的产生过程得到了大大的简化。设计以AT89C51单片机为核心，以键盘作为输入达到控制直流电机的启停、速度和方向，完成了基本要求和发挥部分的要求。在设计中，采用了PWM技术对电机进行控制，通过对占空比的计算达到精确调速的目的。本文介绍了直流电机的工作原理和数学模型、脉宽调制控制原理和H桥电路基本原理设计了驱动电路的总体结构，根据模型，利用PROTEUS软件对各个子电路及整体电路进行了仿真，确保设计的电路能够满足性能指标要求，并给出了仿真结果。 2、基本原理主体电路：即直流电机PWM控制模块。PWM（脉冲宽度调制）是通过控制固定电压的直流电源开关频率，改变负载两端的电压，从而达到控制要求的一种电压调整方法。这部分电路主要由80C51单片机的I/O端口、定时计数器、外部中断扩展等控制直流电机的加速、减速，并且可以调整电机的转速，还可以方便的读

直流稳压电源的设计方法

课程设计任务书半导体直流稳压电源的设计和测试（一）设计目的 1、学习直流稳压电源的设计方法； 2、研究直流稳压电源的设计方案； 3、掌握直流稳压电源的稳压系数和内阻测试方法；（二）设计要求和技术指标 1、技术指标：要求电源输出电压为±12V（或±9V /±5V），输入电压为交流220V，最大输出电流为I omax=500mA，纹波电压△V OP-P≤5mV，稳压系数Sr≤5%。 2、设计基本要求（1）设计一个能输出±12V/±9V/±5V的直流稳压电源；（2）拟定设计步骤和测试方案；（3）根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数；（4）要求绘出原理图，并用Protel画出印制板图；（5）在万能板或面包板或PCB板上制作一台直流稳压电源；（6）测量直流稳压电源的内阻；（7）测量直流稳压电源的稳压系数、纹波电压；（8）撰写设计报告。 3、设计扩展要求（1）能显示电源输出电压值，00.0-12.0V； (2) 要求有短路过载保护。（三）设计提示 1、设计电路框图如图所示稳压电路若使用分离元件要有取样、放大、比较和调整四个环节，晶体管选用3DD或3DG等型号；若用集成电路选78XX和79XX稳压器。测量稳压系数：在负载电流为最大时，分别测得输入交流比220V增大和减小10%的输出Δvo，并将其中最大一个代入公式计算Sr，当负载不变时，Sr=ΔVoV I/ΔV I V O。测量内阻：在输入交流为220V，分别测得负载电流为0及最大值时的ΔVo，r o=ΔV O/ΔI L。纹波电压测量：叠加在输出电压上的交流分量，一般为mV级。可将其放大后，用示波器观测其峰－峰值△V OP-P；用可用交流毫伏表测量其有效值△V O，由

直流电动机调速设计

直流电动机调速设计一、要点：加深对《电机与拖动》这门学科的理解，拓展知识面，并了解直流电动机调速在实际生产中的应用。要在设计的过程中充分利用已经掌握的《电机与拖动》的知识来解决问题，要做到理论联系实践。通过计算和绘图，学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术指标资料等，培养电机设计的基本技能。掌握对直流电动机的三中调速方法；掌握各种方法对直流电机调速的原理和步骤；理解各种方法电机调速的优缺点；培养独立思考问题和独立解决问题的能力。二、原理： (一)、直流电动机的物理模型：直流电动机的物理模型图这是分析直流电机的物理模型图。其中，固定部分有磁铁，这里称作主磁极；固定部分还有电刷。转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组。(其中2个小圆圈是为了方便表示该位置上的导体电势或电流的方向而设置的) 上图表示一台最简单的两极直流电机模型，它的固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分（转子）上装设电枢铁心。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。（二）、直流电动机的工作原理

（三）、直流电动机的励磁方式：（1）定义：直流电机产生磁场的励磁绕组的接线方式称为励磁方式，实质上就是励磁绕组和电枢绕组如何连接，就决定了它是什么励磁方式。（2）分类：他励式和自励式他励式：若励磁绕组不和电枢绕组连接，励磁绕组单独有其他电源供电的直流电机称为他励式直流电机。自励式：分为串联式、并励式、复励式三种。（四）、直流电动机的分类： 1、他励直流电动机； 2、并励直流电动机； 3、串励直流电动机； 4、复励直流电动机。（五）、调速的含义：在实际的生产过程中，很多方面都要求能改变电机的工作速度。例如金属切削机床，由于加工工件的精度要求不同，对电机工作时的速度的要求也就不同。所谓调速就是根据电力拖动系统的负载特系的特点，通过改变电动机的电源电压、电枢回路电阻或减弱磁通而改变来改变电动机的特性来人为的达到给系统调速的目的，以满足实际的工作需要的一种方法。（六）、调速的方法有三种： 1、改变电枢电阻调速；

可调直流稳压电源课程设计报告

可调的直流稳压电源电路设计目录一、设计目的 (2) 二、设计任务及要求 (2) 三、实验设备及元器件 (2) 四、设计步骤 (3) 1．电路图设计方法 (3) 2、设计的电路图 (3) 五、总体设计思路 (4) 1．直流稳压电源设计思路 (4) 2．直流稳压电源原理 (4) 1、直流稳压电源 (4) 2、整流电路 (5) 3、滤波电路——电容滤波电路 (6) 4、稳压电路 (8) 5、设计的电路原理图 (9) 3．设计方法简介 (9) 六、课程设计报告总结 (11)

一、设计目的 1、学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。 2、学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。 3、培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。二、设计任务及要求 1、设计一个连续可调的直流稳压电源，主要技术指标要求： ①输入（AC）：U=220V，f=50HZ； ②输出直流电压：U0=9→12v； ③输出电流：I0<=1A； ④纹波电压：Up-p<30mV； 2、设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。 3、自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量。 4、在实验室MultiSIM8-8330软件上画出电路图，并仿真和调试，并测试其主要性能参数。三、实验设备及元器件 1、装有multisim电路仿真软件的PC 2、三端可调的稳压器LM317一片 3、电压表、滑动变阻器、二极管、变压器

四、设计步骤 1．电路图设计方法（1）确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。（2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。（3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。（4）总电路图：连接各模块电路。（5）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。（6）采用三端集成稳压器电路，用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器，输出电压调整范围较宽，设计一电压补偿电路可实现输出电压从 0 V起连续可调，因要求电路具有很强的带负载能力，需设计一软启动电路以适应所带负载的启动性能。该电路所用器件较少，成本低且组装方便、可靠性高。 2、设计的电路图图1 可调的直流稳压电源

单片机课程设计完整版《PWM直流电动机调速控制系统》

单片机原理及应用课程设计报告设计题目：学院：专业：班级：学号：学生姓名：指导教师：年月日目录

设计题目：PWM直流电机调速系统本文设计的PWM直流电机调速系统，主要由51单片机、电源、H桥驱动电路、LED 液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成的电子产品。电源采用78系列芯片实现+5V、+15V对电机的调速采用PWM波方式，PWM是脉冲宽度调制，通过51单片机改变占空比实现。通过独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制，LED实现对测量数据（速度）的显示。电机转速利用霍尔传感器检测输出方波，通过51单片机对1秒内的方波脉冲个数进行计数，计算出电机的速度，实现了直流电机的反馈控制。关键词：直流电机调速；定时中断；电动机；波形；LED显示器；51单片机 1 设计要求及主要技术指标：基于MCS-51系列单片机AT89C52，设计一个单片机控制的直流电动机PWM调速控制装置。设计要求（1）在系统中扩展直流电动机控制驱动电路L298，驱动直流测速电动机。（2）使用定时器产生可控的PWM波，通过按键改变PWM占空比，控制直流电动机的转速。（3）设计一个4个按键的键盘。 K1:“启动/停止”。 K2：“正转/反转”。 K3：“加速”。 K4:“减速”。（4）手动控制。在键盘上设置两个按键----直流电动机加速和直流电动机减速键。在

手动状态下，每按一次键，电动机的转速按照约定的速率改变。（5）*测量并在LED显示器上显示电动机转速（rpm）. （6）实现数字PID调速功能。主要技术指标 (1）参考L298说明书，在系统中扩展直流电动机控制驱动电路。 (2)使用定时器产生可控PWM波，定时时间建议为250us。 (3）编写键盘控制程序，实现转向控制，并通过调整PWM波占空比，实现调速； (4）参考Protuse仿真效果图：图（1）图（1） 2 设计过程本文设计的直流PWM调速系统采用的是调压调速。系统主电路采用大功率GTR为开关器件、H桥单极式电路为功率放大电路的结构。PWM调制部分是在单片机开发平台之上，运用汇编语言编程控制。由定时器来产生宽度可调的矩形波。通过调节波形的宽度来控制H电路中的GTR通断时间，以达到调节电机速度的目的。增加了系统的灵活性和精确性，使整个PWM脉冲的产生过程得到了大大的简化。本设计以控制驱动电路L298为核心，L298是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。可驱动2个电机，OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电动机。5、7、10、12脚接输入控制电平，控制电机的正反转，ENA，ENB接控制使能端，控制电机的停转。本设计以AT89C52单片机为核心，如下图（2），AT89C52是一个低电压，高性能 8位，片内含8k bytes的可反复擦写的只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（），器件采用的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。图（2）对直流电机转速的控制即可采用开环控制,也可采用闭环控制。与开环控制相比,速度控制闭环系统的机械特性有以下优越性：闭环系统的机械特性与开环系统机械特性相比,其性能大大提高;理想空载转速相同时,闭环系统的静差（额定负载时电机转速降落与理想空载转速之比）要小得多;当要求的静差率相同时, 闭环调速系统的调速范