电机设计论文范文第1篇
摘 要：设计一种轴径较粗、频率可变、转速可调的高精度电机，解决玻璃纤维设备的动力输出问题。从润滑设计、轴承侧隙设计和定子/转子形态设计三方面分析了工艺设计要点，表明油雾式润滑可充分润滑和降温；轴承侧隙的调整有助于降低预应力，从而提高精度；优化定子/转子槽结构，并将槽数量分别设定为30和26，可使磁通量密度更加均匀，承受更大应力。根据工艺设计要点进行结构设计，开展系统性检测，并配套在玻璃纤维设备投入市场，反响较好，产生了良好的社会效益和市场效益。
关键词：电机设计；主轴；变频；调速；气道；Maxwell
引言
电机原理是根据电磁感应定律，将电能转换为动能（主要是旋转动能）的装置，是各种工业设备或家用电器的动力源。在众多电机类型中，异步电动机具有结构简单、制造和维护方便、运行可靠等优点，被广泛应用于冶金、化工、矿山、轻工等机械设备中。
粗轴变频调速电机就是异步电动机中的一种，主要应用于玻璃纤维行业，是当前电机产业的新星[1-5]。顾名思义，这种电机具有转速可调的特点，其输出转速范围为600～4 200 r/min。电机主轴直径公差控制在0.005 mm内，主轴最外端跳动精度控制在0.005 mm以内，主轴上圆锥面配合接触面积在85%以上，是一种极高精度的电机。本文首先分析其工艺设计要点，其次进行结构设计，并给出了性能检测方法。
1 工艺设计要点
1.1 润滑设计
粗轴变频调速电机的输出转速为600～4 200 r/min，在如此高的转速下，电机轴承发热比较严重，如果仍然采用封闭式油脂润滑，轴承内部的润滑脂将很快被消耗掉。经过对多种润滑方式加以比较，确定采用油雾式润滑最为合适。油雾式润滑方式不仅对轴承润滑充分，还能利用压缩空气对轴承进行降温。这也是在电机前盖和后盖的设计过程中设计油雾进出气道的原因，因为这可引导油雾气体进入电机前盖和后盖，并经过前、后导油环对前、后轴承进行润滑。在前、后导油环上设置有导向孔，把油雾气体直接导向轴承滚动体，可使轴承得到更直接、更充分的润滑。
1.2 轴承侧隙设计
在通用电机中，一般采用波形弹垫给轴承施加预应力，减少轴承运转噪音，削减电机轴的轴向串动，以提高轴承的运转精度与平稳性。由于粗轴变频调速电机输出转速时常变化，因此对轴承的预应力要求很高。况且，由于该电机主要应用于玻璃纤维行业的拉丝设备上，故必须对电机整体性能和加工精度要求严格，将轴承侧隙控制在合理范围内，才能制造出合格的产品。
因此，创新设计了一种调整侧隙的装置。将数个弹簧周向均匀分布地安放在电机后盖中，同时严格控制弹簧在电机后盖中的放入深度。弹簧的另一端与后导油环的侧面相接触，通过后轴承座上的镙钉拧紧，使弹簧对后导油环产生推力。推力通过后导油环的另一端作用在后轴承上，从而产生预应力。预应力的大小可以通过后导油环的厚度来调整：当预应力偏大时，可以磨削后导油环的端面，减小后导油环的厚度来降低预应力。
1.3 电机定子/转子设计
粗轴变频调速电机设计功率是5.5 kW，额定电压380 V，工频50 Hz下的额定转速为2 900 r/min。原定借用Y2-132S1-2电机冲片。由于电机主轴的输出端直径要求加大到标准电机的2倍之多，经过轴应力分析测算，分析得知需同时加大电机前、后轴承才能承受相应的应力，故转子冲片内径应相应加大。
转子冲片内径加大后，导致Y2-132S1-2电机冲片的磁通量密度大幅增加，而其毛坯外径只有116 mm，再减去转子槽深度，使得该冲片无法满足粗轴变频调速电机的使用，而若采用Y2-160M1-2冲片，又太浪费材料。
基于上述考虑，重新设计了新电机定、转子冲片槽形结构，使得在电机轴径加大的情况下，可以在10～70 Hz的频率下稳定变速。粗轴变频调速电机定、转子结构及磁通量密度云图如图1所示。其中，定子30槽，转子26槽，在额定转速下第0.005 s时的磁通量密度状态良好。
2 结构设计与检测
结合润滑、轴承侧隙和定转子形态三方面的电机工艺设计要点，进行电机结构设计，并给出检测内容。
2.1 结构设计
粗轴变频调速电机主要由1—电机主轴、2—前迷宫环、3—前轴承、4—电机前盖、5—定子、6—转子、7—平衡环、8—后轴承、9—弹簧、10—进气接口、13—圆螺母、14—止退垫圈、15—后迷宫环、16—后导油环、17—电机后盖、18—机座、11，19，23—内六角螺栓、12，20，24—弹垫、21—前导油环和22—前压盖组成。粗轴变频调速电机结构示意图如图2所示。
粗轴变频调速电机工作过程是：首先，经10—进气接口通入雾化的油体，对轴承进行润滑；其次，通入三相电至5—电机定子，产生感应磁场带动热套在1—电机主轴上的6—转子转动；最后，由1—电机主轴作为动力输出部分，把旋转动能输出。
2.2 电机检测
整机安装完成后，进行了四项检测：
首先，进行耐压和绝缘电阻的检测，以及380 V电压、50 Hz工频的常规检测，其中包括空载电流、空载功率损耗、起动电流、停车时间等。例如，空载功率损耗要控制在300 W左右，如果超过该值太多，说明电机的侧隙调节太紧，要减小后导油环的厚度。
其次，进行油路检测。检测油路回油口的出油量和前、后轴承的润滑状态。
再次，进行10～70 Hz的变频测试，包括各频率段的转速、电机的振动位移、噪音等，哪怕仅发现有一项不合格，也需马上进行调整。
最后，整机的各个主要尺寸和形位公差的检测。
通过以上对整机的系统性测试，可让用户放心使用。目前投诉率为零，表明产品质量得到了严格的保证。
3 结束语
本文设计的粗轴变频调速电机，经过工艺设计和结构设计，以及基于电机设计软件Maxwell的模拟等论证过程后，进行了样机的试生产工作。经公司电机测试部门测试和质检部门检验，产品质量完全满足了用户的使用要求和安装要求。产品已进行批量生产，并交付用户使用，目前投诉率为零。通过这次设计实践，提升了企业创新能力，将更好地参与市场竞争。期待本文可为电机设计行业人员提供启示和借鉴。
参考文献
唐任远. 现代永磁电机理论与设计[M]. 北京： 机械工业出版社， 2016.
成大先. 机械设计手册[M]. 北京： 化学工业出版社， 2016.
黄国治， 傅丰礼. 中小旋转电机设计手册[M]. 北京： 中国电力出版社， 2014.
张展. 实用机械传动装置设计手册[M]. 北京： 机械工业出版社， 2012.
叶玉驹， 焦永和， 张彤. 机械制图手册[M]. 北京： 机械工业出版社， 2012.
电机设计论文范文第2篇
摘要:通过对模具及磁路设计,改变原有模具的结构及磁路的镶嵌方式,提高了磁瓦外弧的表面磁通密度,优化了磁瓦表面磁场特性分布,满足了直流变频洗衣机用磁瓦的磁性能及表面磁通密度要求,同时设计了磁瓦的特殊磨加工和分检的控制方法,解决了磁瓦在转子装配注塑脱胶的问题,提高了电机运行的稳定性。
关键词:磁瓦模具磨加工分检注塑铁氧体
1 引言
随着技术的发展和社会对能源效率要求的日益提高,以变频空调器、变频冰箱、变频洗衣机为代表的变频家用电器逐步进入我国消费市场。而且变频家用电器正在由“交流变频”向俗称的“直流变频”转变,已是明显的发展趋势。这种转变实际上就是变频家电用变频空调压缩机、变频冰箱压缩机、空调用室内外风机、空气清新换气扇、变频洗衣机所用的电动机,过去是单相异步电动机或 VVVF变频器供电的异步电动机,现已被永磁无刷直流电动机及其控制器所取代。这种由“交流变频”向“直流变频”的转变使变频家用电器在节能高效、低噪声、舒适性、智能化等方面都有新的提高。
目前,我国政府大力提倡节能措施,并着重推荐了变频节能技术。变频洗衣机是采用变频电机的洗衣机,它的主要作用在于实现了洗衣速度调节。变频洗衣机的特点是:一是运行平稳:变频洗衣机实现了洗衣机带负载平缓起动,加速及平缓减速刹车,克服了普通洗衣机硬起动的缺点,既减少了起动冲击电波,又避免了冲击载荷对洗衣机的影响,减少了振动、噪音,延长了洗衣机使用寿命。二是安全可靠:变频洗衣机采用软件、硬件结合进行安全保护;发生异常情况时及时报警,保证系统安全、可靠运转。交流变频洗衣机则工艺简单,调速范围窄,效率比直流变频洗衣机低,同时其转速随载荷波动大。与交流变频洗衣机相比,直流变频洗衣机具有如下优点:效能高、噪音低、控制精确,是家用电器驱动技术的发展趋势［1］。
现在,直流变频洗衣机电机磁瓦的需求量来越大,因此我们公司集中力量开发变频洗衣机电机磁瓦。本研究工作针对直流变频洗衣机电机磁瓦对磁性能的要求,与一般电机用磁瓦的特性及功能完全不同,变频洗衣机电机磁瓦用于转子使用,而一般电机磁瓦用于定子使用,而且直流变频洗衣机电机磁瓦与一般电机用磁瓦内外弧表磁特性分布完全不同。本研究工作在解决了直流变频洗衣机电机磁瓦内外弧表面磁通密度特性技术要求的同时,解决了直流变频洗衣机电机磁瓦的特殊磨加工和分检的控制方法及磁瓦在转子装配注塑脱胶的问题。
2 直流变频洗衣机电机磁瓦的性能要求及技术问题
磁瓦是电机的主要组件,湿压取向永磁铁氧体磁体因其价格低廉,性能适中,广泛应用于直流电机等领域［2］。相对于稀土永磁,湿压取向永磁铁氧体磁瓦作为转子用于直流变频洗衣机电机有着其绝对的价格优势。
2.1 磁瓦尺寸及性能要求
为显示出了直流变频洗衣机电机磁瓦的尺寸。从表1中可以看出直流变频洗衣机电机磁瓦的性能要求,内弧表面磁通密度:中间(40±7)mT,两边(92±10)mT;外弧表面磁通密度中间(113±7)mT,两边(69±10)mT。而普通电机用磁瓦的内弧表面磁通密度明显高于外弧,而且内外弧中间表面磁通密度明显低于两边。这种普通磁瓦作为转子用于直流变频洗衣机电机中,因此转子的运行的稳定性要求较高,高速运行时不能有明显抖动,否则由于负载较高,电流过大从而产生电机抱死现象。整体电机转子在有水的工作环境下运行,电机转子外部在磁瓦充磁后必须注塑密封以保证转子的使用寿命,因此洗衣机电机磁瓦不允许有任何的内在缺陷,否则转子的外部塑胶易脱胶而失去绝缘功能。
2.2 目前洗衣机电机磁瓦存在的技术问题
1)内外弧表面磁通密度达不到设计目标,从而导致电机扭矩较小,输出功率较小,输入电流过大,转速较低,导致洗衣机洗涤效果差。2)磨加工尺寸一致性较差,每台电机使用8片磁瓦,磁瓦单片重量不均,因此洗衣机电机运行抖动较大,噪声高,电机故障频繁。3)磁瓦内部缺陷较大,产品充磁充磁过程中产生的内应力将导致洗衣机电机的转子外部塑胶开裂。
3 直流变频洗衣机电机磁瓦开发与研究
3.1 模具设计
图2展示了本研究中我们采用的三种直流变频洗衣机电机磁瓦的模具设计方案。在表1中反映出内外弧中间和两边的表面磁通密度分布特征,用常规模具生产的磁瓦内弧表面磁通密度高,外弧表面磁通密度低。因此我们采用图2中模具设计方案1的磁路设计［3,4］,采用反压的设计结构,将吸水板的弧度按照内弧弧度来设计,凸模和凹模按照外弧弧度来设计,通过这种设计结构提高外弧中间表面磁通密度,降低内弧中间表面磁通密度,详细的实验数据中,方案1的实验数据表明,外弧中间表面磁通密度虽然高于内弧中间表面磁通密度,但外弧中间表面磁通密度并未达到直流变频洗衣机电机磁瓦的的性能要求而外弧两边表面磁通密度却超出了直流变频洗衣机电机磁瓦的的性能要求,同时内弧中间表面磁通密度也超过了直流变频洗衣机电机磁瓦的的性能要求。因此我们对方案1的模具设计重新做了些调整,在凸模的不锈钢的镶层厚度方面采用中间薄两边厚的方式,将原有两侧的磁力线更集中在外弧中间区域以增大外弧中间表面磁通密度并降低了两侧的表面磁通密度,而在吸水板的中间区域也采用不锈钢的镶层,使得中间磁力线向两侧分散,而通过内弧中间区域磁力线较少,通过内弧两侧磁力线较多,详细的实验数据如表2所示。
尽管,从表2中显示的图2中模具设计方案2的实验数据,我们看出内外弧的中间及两侧区域的表面磁通密度达到直流变频洗衣机电机磁瓦的的性能要求。但是,磁瓦內弧表面由于磁路的变化较大,磁瓦在压制成型过程中产生的内应力没有较好的缓解,这导致在磁瓦内弧产生较多的暗裂纹,最终磁瓦成品的合格率较低,无法满足批量生产的设计要求。因此解决内弧暗裂纹问题是模具设计方案2成功的关键。
在后续的实验过程中,为了解决内弧暗裂纹问题,并在满足磁瓦内外弧表面磁通密度要求的条件下,由于这种磁瓦的弧度比较小,因此我们经过反复研究最后确定了图2中模具设计方案3的设计结构。根据模具设计方案3的设计加工的模具,装在永磁铁氧体湿压成型压机后,压制出来的方形毛坯,在压制成型过程中,方形毛坯的上面的面具有倒角,烧制后,将方形毛坯具有倒角的面磨加工成磁瓦的内弧,而相对应的面磨加工成磁瓦的外弧。这样生产出来的磁瓦具有模具设计方案1和模具设计方案2生产出来的磁瓦的反压优势。因此由模具设计方案3生产出来的磁瓦,不但保证磁瓦内外弧表面磁通密度满足了直流变频洗衣机电机磁瓦的的性能要求,而且大幅度提高了磁瓦产品合格率,详细的实验数据如表2所示。
3.2 磨加工方法
为了保证产品尺寸的控制一致性,确保关键尺寸的工序来控制过程能力指数CPK值,我们在设备选型过程选用双工位磨床等设备(临界机器能力指数CMK＞1.33)的加工制造设备。
3.3 分检控制
为了能够提高磁瓦产品的尺寸一致性从而降低磁瓦在电机中的运转抖动和噪声高,我们不仅在原料入库、球磨、成型、烧结工序中控制产品的一致性,同时为了控制磁瓦单片重量不均,我们在分检工序中增加一道配重环节,每片磁瓦称重,相同重量的产品放在一个包装盒内,确保每一盒产品的重量不能超过0.2g。
3.4 注塑控制
由于采用模具设计方案3设计的模具解决了内弧由于特殊的磁力线而产生的暗裂纹问题,因此磁瓦在电机装配注塑强度较好,此外优化转子注塑成型脱模用的顶针数量与位置,解决了产品充磁后注塑时脱胶开裂的问题。
3.5 装机实验
本研究开发的磁瓦装配好的电机已通过日本客户的装机实验,加入负载后转子运转平稳,基本消除电机的抖动现象,转速达到设计目标,输出功率符合要求,整机噪音降低,电机装配注塑工序的脱胶开裂的缺陷彻底解决。
4 结论
1)通过对模具及磁路设计,改变原有模具的结构及磁路的镶嵌方式,提高了磁瓦外弧的表面磁通密度,优化了磁瓦表面磁场特性分布,满足了直流变频洗衣机用磁瓦的磁性能及表面磁通密度要求。2)设计了直流变频洗衣机用磁瓦的特殊磨加工和分检的控制方法。3)解决了磁瓦在转子装配注塑脱胶的问题,提高了电机运行的稳定性。4)直流变频洗衣机用磁瓦装配好的电机已通过日本客户的装机实验,满足客户要求。
参考文献
[1] 张世远.磁性材料基础[M].北京:科学出版社,1988．
[2] 王会宗.磁性材料及其应用[M].北京:国防工业出版社,1989．
[3] 屈华昌.塑料成型工艺与模具设计[M].北京:机械工业出版社,2007.
[4] 攀喜平.永磁铁氧体磁瓦模具制造技术[J].模具制造,2008.
电机设计论文范文第3篇
该电动机机座和端盖均由钢板制成，采用箱式结构，打开上罩，可观察电机内全部情况。所有不见均可拆装，方便了安装与维修。防护等级为IP23，冷却方式为IC01。
该电动机具有高效、节能、噪声低、振动小、性能可靠等优点，可做驱动各种不同机械之用：如通风机、压缩机、水泵、破碎机、切削机床及其它设备，并可供煤矿、机械工业、发电厂及各种工矿企业作原动机之用。该电动机的结构及安装型式为IMB3，定额为连续工作制(S1)，额定频率为50Hz。
二、型号含义
Y 4001 – 4：“Y”表示异步电动机;“4001-4”表示中心高400mm，1号铁心长，4极。
一：概述：
YKK系列高压三相异步电动机为封闭带空一空冷却器的笼型异步电动机。该电机是我公司根据市场需求而独立开发设计的低压大功率产品，其机座和端盖均由钢板制成，采用箱式结构，打开顶罩可观察电机内部情况，所有部件均可拆装，方便安装与维修。防护等级为IP44或IP54，冷却方法为IC611。
本电机具有高效、节能、噪音低、振动小、重量轻、性能可靠、安装维修方便等优点。可作驱动各种不同机械之用。如通风机、压缩机、水泵、破碎机、切削机床及其他设备，并可供煤矿、机械工业、发电厂及各种工矿企业原动力之用。
本系列电动机结构及安装形式为IMB3，定额是以连续工作制(S1)为基础的连续定额，电动机的额定频率为50HZ，额定电压为380V，其他电压等级或特殊要求，在订货时可与用户共同商定。
二、型号含义：
YKK:封闭带空——空冷却器笼型转子异步电动机
4501：机座中心高450MM，1号铁心长
电机设计论文范文第4篇
目录
摘要................................................................................................................................ 1 1设计任务与要求......................................................................................................... 2 1.1设计目的 ............................................................................................................. 2 1.2设计要求和设计指标 ......................................................................................... 2 2方案分析..................................................................................................................... 3 3系统硬件部分............................................................................................................. 4 3.1主控模块 ............................................................................................................. 4 3.2键盘输入模块 ..................................................................................................... 7 3.3电机模块 ............................................................................................................. 8 3.4显示模块 ........................................................................................................... 11 4系统软件部分........................................................................................................... 13 4.1整体流程图及主程序 ....................................................................................... 13 4.2按键流程图及程序 ........................................................................................... 14 4.3显示模块程序 ................................................................................................... 19 4.4电动机模块流程图及程序 ............................................................................... 20 4.5中断程序 ........................................................................................................... 22 5仿真运行................................................................................................................... 24 6心得体会................................................................................................................... 25 参考文献...................................................................................................................... 26 附录一：Protues硬件仿真图................................................................................... 27 附录二：系统程序...................................................................................................... 28
Ⅰ
武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书
摘要
步进电机在控制系统中具有很广泛的应用。它可以把脉冲信号转换成角位移，并且可用作电磁制动轮、电磁差分器或角位移发生器等。
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
此次设计使用C语言作为编程语言。C语言是一种计算机程序设计语言，它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。它的应用范围广泛，具备很强的数据处理能力，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需要用到C语言，适于编写系统软件、三维、二维图形和动画，具体应用例如单片机以及嵌入式系统开发。
硬件部分使用89C51作为主控芯片，并使用ULN2003A将单片机的信号放大以控制步进电机，同时使用4位数码管显示转动角度及次数。
关键词：步进电机
C语言
AT89C51 ULN2003A 转动角度
武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书
1设计任务与要求
1.1设计目的
设计制作和调试一个由8086组成步进电机角度测控系统。通过这个过程学习熟悉键盘控制和七段数码管的使用，掌握步进电机的角度控制和角度显示方法。
1.2设计要求和设计指标
1.在显示器上显示任意四位十进制数
2.将8个键定义键值为0~7，按任意键在显示器上显示对应键值 3.实现：
(1)定义键盘按键：5个为数字键1～5;3个功能键：设置SET、清零 CLR、开始START;
(2)显示器上第一位显示次数，后三位显示每次行走的角度;
(3)通过键盘的按键，设置步进电机各次的角度值;第一位设置次数，后三位设置角度值。
(4)按START键启动步进电机开始转动，按SET键停止;按CLR键清零。
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2方案分析
课程设计要求设计一个直流电机微型计算机角度控制系统，定义8个键盘按键：5个为数字键1～5;3个功能键：设置SET、清零 CLR、开始START;显示器上的四位可显示转动次数和每次转动角度;通过键盘的按键，设置步进电机转动次数和每次转动角度;按START键启动电机开始转动，按SET键停止;按CLR键清零。
综合分析之后，我们应该将电路实现利用键盘按键通过89C51的P3口实现输入功能，并通过89C51的P0口和P1口实现对数码管显示的控制。同时我们可以通过P2口控制ULN2003A驱动电动机运行。
我们可以将整体电路设计成几个相对独立而又有机结合的模块，来逐一进行分析。
通过分析我们可以画出系统图，如图2-1所示。
键 盘 模 块显示模块主控模块电机模块 图2-1 系统图
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3系统硬件部分
3.1主控模块
3.1.1 AT89C51芯片
本次设计是使用AT89C51作为主控芯片，AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，89C2051是它的一种精简版本。89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
AT89C51的40个引脚主要有一下几种 (1)VCC：供电电压。 (2)GND：接地。
(3)P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
(4)P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。
(5)P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
(6)P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出
4武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书
个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
P3口还有其他一些特殊功能，本事设计没有使用，故在此不做叙述。 (7)RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
(8)ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
(9)/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
(10)/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间为外部程序存储器(0000H-FFFFH)，不管是否有内部程序存储器读取外部ROM数据。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时，单片机读取内部程序存储器。(扩展有外部ROM时读取完内部ROM后自动读取外部ROM)。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
(11)XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 (12)XTAL2：来自反向振荡器的输出
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图3-1 AT89C51芯片
3.1.2时钟电路及复位电路
在本次课程设计中，我们用到AT89C51单片机。而他需要一些特定的控制电路的控制才能更好地工作。具体到本次课设中，我们需要时钟电路、防抖电路、复位电路等。
如图3-2所示是我们的时钟电路，由电容C
1、C2以及晶振组成。
图3-2 时钟电路
如图3-3所示是我们的复位电路。
图3-3 复位电路
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3.2键盘输入模块
在微机化仪器仪表中，键盘是最常用的一种输入设备，用于输入数据和命令。键盘的每一个按键都被赋予一个代码，称为键码。键盘系统的主要工作包括及时发现有键闭合，求闭合键的键码。根据这一过程的不同，键盘可以分为两种，即全编码键盘和非编码键盘。全编码键盘多是商品化的计算机输入设备，自动提供对应于被安检的ASCII码，且能同时产生一个控制信号通知微处理器。此外，这种键盘具有处理抖动和多键串键的保护电路，具有使用方便、价格较贵、体积较大、按键较多等特点。非编码键盘恰如一组开关，一般组成行和列矩阵。其全部工作过程，如按键的识别、键的代码获取、防止串键及消抖等问题，都靠程序完成。因此，它所需要的硬件少，价格便宜，一般作为单板机、智能仪表等简单的输入设备。
键盘电路常用的有两种，一种是独立式键盘电路，另一种是矩阵式键盘。独立式键盘每个按键独占一根I/O线。因此键识别软件非常简单。对于只有几个按键的系统，常采用这种电路。对于多按键系统来讲，这种电路忧郁将占用更多的I/O线而变得无法实用。
矩阵式键盘电路将I/O口线的一部分作为行线，另一部分作为列线，按键设置在行线和列线的交叉点上，这就构成了行列式键盘。行列式键盘中按键的数量可达行线数n乘以列线数m。由此可以看到行列式键盘在按键较多时，可以节省I/O线。按键开关的两端分别接在行线和列线上。行线通过一个电阻接到+5V电源上，在没有键按下时，行线处于高电平状态。
判断是否有键按下的方法是：向所有的列线I/O口输出低电平，然后将行线的电平状态读入累加器中，若无键按下，行线仍保持高电平状态，若有键按下，行线至少应有一条为低电平。当确定有键按下后，即可进行求键码的过程。其方法是：依次从一条列线上输出低电平，然后检查各行线的状态，若全为高电平，说明闭合键不在该列;若不全为1，则说明闭合键在该列，且在变为低电平的行的交点上。
在键盘处理程序中，每个键都被赋予了一个键号，由从列线I/O口输出的数据和从行线I/O口读入的数据可以求出闭合键的键号。
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图3-4键盘模块原理图
3.3电机模块
3.3.1步进电机结构及工作原理
步进电机又叫脉冲电机，它是一种将电脉冲信号转换为角位移的机电式数模转换器。在开环数字程序控制系统中，输出控制部分常采用步进电机作为驱动元件。步进电机控制线路接受计算机发来的指令脉冲，控制步进电机作为驱动元件。步进电机控制线路接收计算机发来的指令脉冲，控制步进电机做相应的转动。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由8086通过8255A产生。 此次设计采用四相式步进电机。
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图3-5步进电机励磁线圈
(1) 步进电机工作原理说明
步进电机由转子和定子组成。转子由一个永久磁铁构成，定子分别由四组绕组组成。步进电机组成和电气连接分别如图3-6和3-7所示。
图3-6 转子和定子示意图图3-7 电气连接示意图
当S1连通电源后，定子磁场将产生一个靠近转子为N极，远离转子为S极才磁场，这样的定子磁场和转子的固有磁场发生作用，转子就会转动，正确地S
1、S4的送电次序，就能控制转子旋转的方向。
例如：若送电的顺序为S1闭合断开S4闭合
断开
S2闭合
断开
S3闭合
断开，周而复始的循环，在定子和转子共同作用下，电机就瞬时针旋转：
若送电的顺序为S4闭合开 S1闭合
断开
S3闭合
断开
S2闭合
断断开，周而复始的循环，则电机就逆时针旋转，原理同理。
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3.3.2 电机驱动ULN2003A简介
ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN达林顿管组成。ULN2003 是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。ULN2003A管脚如图3-8所示。
图3-8 ULN2003A管脚图
ULN2003 的每一对达林顿都串联一个2.7K 的基极电阻,在5V 的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。ULN2003工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V 的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。 ULN2003内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管，可用来驱动继电器。它是双列16脚封装,NPN晶体管矩阵,最大驱动电压=50V,电流=500mA,输入电压=5V,适用于TTL COMS,由达林顿管组成驱动电路。ULN是集成达林顿管IC,内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管,它的输出端允许
通过电流为200mA，饱和压降VCE约1V左右，耐压BVCEO约为36V。用户输出口的外接负载可根据以上参数估算。采用集电极开路输出，输出电流大，故可直接驱动继电器或固体继电器，也可直接驱动低压灯泡。通常单片机驱动ULN2003时，上拉2K的电阻较为合适，同时，COM引脚应该悬空或接电源。ULN2003是一个非门电路，包含7个单元，单独每个单元驱动电流最大可达350mA，9脚可以悬空。
由于ULN2003有这些特点，所以经常作为显示驱动、继电器驱动、照明灯
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驱动、电磁阀驱动、伺服电机、步进电机驱动等电路中。
ULN2003A内部结构如图3-9所示。
图3-9 ULN2003A内部结构图
图3-10 电机模块原理图
3.4显示模块
数码管是数码显示器的俗称。常用的数码显示器有半导体数码管，荧光数码管，辉光数码管和液晶显示器等。译码和数码显示电路是将数字钟和计时状态直观清晰的反映出来，被人们的视觉器官所接受。显示器件采用七段数码管。在译码显示电路输出的驱动下，显示出直观、清晰的数字符号。本设计所采用的是半导体数码管，是用发光二极管(简称LED)组成的字形来显示数字，七个条形发光二极管排列成七段组合字形，便构成了半导体数码管。半导体数码管有共阳极和共阴极两种类型，共阳极数码管的七个发光二极管的阳极连在一起，而七个阴极则是独立的。共阴极数码管与共阳极数码管相反，七个发光二极管的阴极连在一起，而阳极是独立的。
当共阳极数码管的某一阴极接低电平时，相应的二极管发光，可根据字形使
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某几段二极管发光，所以共阳极数码管需要输出低电平有效的译码器去驱动。共阴极数码管则需要输出高电平有效的译码器去驱动。七段显示数码管的外部引线排列如图3-11，共阳极数码管结构示意图如图3-12所示。
图3-11 数码管外引线排列
图3-12 共阳极数码管结构示意图
在多位LED显示时，为了节省I/O口线，简化电路，降低成本，一般采用动态显示方式。动态显示方式是一位一位地分时轮流各位显示器，对每一位显示器来说，每隔一段时间轮流点亮一次，形成动态显示。
图3.13 显示模块原理图
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4系统软件部分
4.1整体流程图及主程序
系统的整体软件流程图如图4-1所示
开始按下某一数字键数码管显示转动次数和转动角度按下开始键电机按数码管显示的数字开始运行停止键是否被按下是电机停止运行否电机完成指定运行次数后停止清零键是否被按下否是数码管清零
图4-1 系统流程图
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主程序如下： void main() {
TMOD=0x01; TH0=0xd8;
//T0工作方式1
//主函数
//设初值，0.01秒触发一次
TL0=0xf0;
TR0=0;
ET0=1;
EA=1;
P2=0x03; while(1) {
scan();
show();
if(num1==0)
{
TR0=0;
status=0;
} } } 4.2按键流程图及程序
按键流程图如图4-2所示
//关闭T0定时器
//允许T0定时器中断
//开启总中断允许
//若电机运行次数已达到设定值，则关时器
//并将状态位置0
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开始某一数字键被按下，则寄存器被赋予相应值开始键被按下，寄存器将值传给电机模块，电机开始转动停止键被按下，则寄存器被清零，电机停止转动结束
图4-2 按键模块流程图
按键模块程序如下： void scan() { if(START==0&&status==0)
//开始键：只有当电机不运行时才有效，
//按键扫描
且将状态位置1;
{
//并开启定时器(电机重新开始转动)。
delay(10); if(START==0&&status==0) { status=1; TR0=1;
//开定时器0
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num1=num;
} } if(SET==0&&status==1) 态位置0;
{
delay(10);
if(SET==0&&status==1)
{
status=0;
TR0=0;
} }
if(CLR==0&&status==0)
才有效
{
delay(10);
if(CLR==0&&status==0)
{
P1=0;
P0=0xff;
sh=0;
} } if(k1==0&&status==0)
运行时，数字键才有效
//停止键：只有当电机运行是有效，将状
//并关闭定时器(电机停止转动)。
//关定时器0
//清零键：只有当电机不运行时，清零键
//数字键1：设置为3 045。只有当电机不
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{ delay(10); if(k1==0&&status==0) {
num=3;
num1=3;
bai=0;
shi=4;
ge=5;
sh=1;
key=1; } } if(k2==0&&status==0) { delay(10); if(k2==0&&status==0) {
num=4;
num1=4;
bai=0;
shi=9;
ge=0;
sh=1;
key=2; } }
//数字键2：设置为4 090
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if(k3==0&&status==0) { delay(10); if(k3==0&&status==0) {
num=5;
num1=5;
bai=0;
shi=9;
ge=0;
sh=1;
key=2; } } if(k4==0&&status==0) { delay(10); if(k4==0&&status==0) {
num=6;
num1=6;
bai=0;
shi=4;
ge=5;
sh=1;
key=1; } }
//数字键3：设置为5 090
//数字键4：设置为6 045
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} if(k5==0&&status==0) {
} delay(10); if(k5==0&&status==0) {
} num=7; num1=7; bai=0; shi=9; ge=0; sh=1; key=2;
//数字键5：设置为7 090 4.3显示模块程序
由于使用的是4为数码管，每一位需要显示不同的数字，故让各位数码管按照一定的顺序轮流显示，只要扫描频率足够高，由于人眼的“视觉暂留”现象，就能连续稳定的显示。
程序如下： void show() {
//数码管显示
if(sh==1) {
P1=0x01;
//显示第一位
P0=smg[num]; P0=0xff;
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}
P1=0x02;
//显示第二位
P0=smg[bai]; P0=0xff;
P1=0x04;
//显示第三位
P0=smg[shi]; P0=0xff;
} P1=0x08; P0=smg[ge]; P0=0xff;
//显示第四位
4.4电动机模块流程图及程序
要是步进电机模块按一定方向转动，需要轮流给P2.0~P2.3口脉冲，故采用移位的方法实现，流程图如图4-3所示。(X初始值为0x01，Y初始值为0x02)
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开始45度判断所需 90度角度为45度还是90度奇判断此次转动是为奇或偶偶X、Y均左移一位X左移一位Y左移一位X、Y进行或运算并将值送到P2口运行次数寄存器减一运行次数寄存器是否为0是停止电机否结束
图4-3电机模块流程图
电机模块程序如下：
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void motor() {
} if(key==1) {
} if(key==2) {
}
//电机运行
//每次转动角度为45度时
if(c%2==0) {
} else {
} c=c+1; P2=x|y; y=_crol_(y,1); y=y|_crol_(y,4); x=_crol_(x,1); x=x|_crol_(x,4);
//每次转动角度为90度时
x=_crol_(x,1); x=x|_crol_(x,4); y=_crol_(y,1); y=y|_crol_(y,4); P2=x|y; 4.5中断程序
每次设计采用定时器来完成步进电机的转动速度，每次中断便是计数存储器加一，当计数存储器达到设定值时便使电机转动一次。
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中断程序如下：
void time0(void) interrupt 1
//中断处理程序
{ TR0=0; TH0=0xd8; TL0=0xf0; clk++; if(clk==100) {
clk=0;
num1--;
motor(); } TR0=1; }
//每一秒电机运转一次
//调用电机运行程序
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5仿真运行
(1)按下数字键后数码管显示数字
图5-1 数码管显示
(2)按下开始键后，电机开始运行
图5-2 电机运行图
(3)按下停止键后，电机停止运行 (4)按下清零键后，数码管被清零。
图5-3 电机停止运转
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6心得体会
在我们的大三即将结束的时候，我进行了《步进电机微型计算机角度控制系统的设计》。总体来说，本次训练主要是针对《计算机控制技术》所学理论知识的检测以及对protues软件的学习和使用。
随着不断深入的学习，我感受到了这个软件的强大。以前我们学习《计算机控制技术》，需要绞尽脑汁的计算分析各电路。而使用这种方法，不但计算量大、分析不太准确、结果准确性差、费时费力，通过学习protues，并通过使用protues，非常方便准确的得到了仿真电路的正确连线方法以及最优化电路。分析起来又快又准确。大大促进了我们的学习效率。
这次课程设计不仅锻炼了我们的自学能力以及我自己的耐力。而且我也深切的感受到了计算机控制技术在日常生活中的广泛应用，作为工科生我们更要加强理论联系实际，为以后成为一名技术人才奠定坚实的理论实践基础。
25
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参考文献
[1] 郭天祥.新概念51单片机C语言教程.北京：电子工业出版社，2009 [2] 周润景.基于PROTEUS 的电路及单片机系统设计与仿真.北京：北京航空航天出版社，2006 [3] 陈伯石.电力拖动自动控制系统.北京：机械工业出版社，2003. [4] 李光飞.单片机课程设计实例指导.北京:北京航空航天出版社，2004 [5] 陈光东.单片微型计算机原理与接口技术(第二版).武汉：华中科技大学出版社，1999
26
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附录一：Protues硬件仿真图
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附录二：系统程序
#include"reg51.h" #include"intrins.h"
sbit k1=P3^0; sbit k2=P3^1; sbit k3=P3^2; sbit k4=P3^3; sbit k5=P3^4; sbit START=P3^5; sbit SET=P3^6; sbit CLR=P3^7;
intsmg[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; int status=0,sh=0; int num,bai,shi,ge,num1,key=0; intclk=0; int c=0,x=0x1,y=0x2;
void delay(int a); void scan(); void show(); void motor();
void delay(int a) { inti,j; for(i=a;i>0;i--)
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//延时程序
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} for(j=1000;j>0;j--); void scan() {
//按键扫描
if(START==0&&status==0)
//开始键：只有当电机不运行时才有效，且将状态位置1;
{
delay(10);
if(START==0&&status==0)
{
status=1;
TR0=1;
num1=num;
} } if(SET==0&&status==1)
态位置0;
{
delay(10);
if(SET==0&&status==1)
{
status=0;
TR0=0;
} } if(CLR==0&&status==0)
//并开启定时器(电机重新开始转动)。
//开定时器0
//停止键：只有当电机运行是有效，将状
//并关闭定时器(电机停止转动)。
//关定时器0
//清零键：只有当电机不运行时，清零键
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才有效
{
delay(10);
if(CLR==0&&status==0)
{
P1=0;
P0=0xff;
sh=0;
} } if(k1==0&&status==0)
运行时，数字键才有效
{
delay(10);
if(k1==0&&status==0)
{
num=3;
num1=3;
bai=0;
shi=4;
ge=5;
sh=1;
key=1;
} }
if(k2==0&&status==0) {
//数字键1：设置为3 045。只有当电机不
//数字键2：设置为4 090
30
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delay(10); if(k2==0&&status==0) {
num=4;
num1=4;
bai=0;
shi=9;
ge=0;
sh=1;
key=2; } } if(k3==0&&status==0) { delay(10); if(k3==0&&status==0) {
num=5;
num1=5;
bai=0;
shi=9;
ge=0;
sh=1;
key=2; } } if(k4==0&&status==0) //数字键3：设置为5 090
//数字键4：设置为6 045
31
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{
delay(10);
if(k4==0&&status==0)
{
num=6;
num1=6;
bai=0;
shi=4;
ge=5;
sh=1;
key=1;
} }
if(k5==0&&status==0)
{
delay(10);
if(k5==0&&status==0)
{
num=7;
num1=7;
bai=0;
shi=9;
ge=0;
sh=1;
key=2;
} } }
//数字键5：设置为7 090
32
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void show()
//数码管显示
{ if(sh==1) {
P1=0x01;
P0=smg[num]; P0=0xff;
P1=0x02;
P0=smg[bai]; P0=0xff;
P1=0x04;
P0=smg[shi]; P0=0xff;
P1=0x08;
P0=smg[ge];
P0=0xff; } }
void motor()
{ if(key==1)
{
if(c%2==0) {
//电机运行
//每次转动角度为45度时33
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x=_crol_(x,1);
x=x|_crol_(x,4);
}
else
{
y=_crol_(y,1);
y=y|_crol_(y,4);
}
c=c+1;
P2=x|y; } if(key==2)
{
x=_crol_(x,1);
x=x|_crol_(x,4);
y=_crol_(y,1);
y=y|_crol_(y,4);
P2=x|y; } }
void main()
{ TMOD=0x01;
TH0=0xd8;
TL0=0xf0;
TR0=0;
ET0=1;
EA=1;
//每次转动角度为90度时
//主函数
//T0工作方式1
//设初值，0.01秒触发一次
//关闭T0定时器
//允许T0定时器中断
//开启总中断允许
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P2=0x03; while(1) {
scan(); show(); if(num1==0)
//若电机运行次数已达到设定值，则关定时器
{
TR0=0;
status=0;
} } }
void time0(void) interrupt 1
{ TR0=0; TH0=0xd8; TL0=0xf0; clk++; if(clk==100)
{
clk=0;
num1--;
motor();
} TR0=1; }
//并将状态位置0
//中断处理程序
//每一秒电机运转一次
//调用电机运行程序
电机设计论文范文第5篇
1 系统控制方式及控制原理
1.1 S R电动机的基本控制方式
SR电动机控制方式的选择是依据转速的高、低来决定的。一般低速时采用电流斩波控制方式 (包括起动斩波模式、定角度斩波模式、变角度斩波模式) , 高速时采用角度控制方式, 中速时电流斩波和角度位置控制方式结合使用, 各种运行方式沿速度轴的合理分布如图1所示。其中Ω0为起动斩波的最高限速;Ω1为第一临界角速度 (最大功率下的最低转速或最大转矩下的最高转速) ;ΩCmax为电流斩波最高限速;Ω2为第二临界角速度 (最大功率下的最高转速) ;ΩAmin为变角度运行的最低限速。
在制定具体的控制策略时, 必须注意:系统采用斩波控制的实际速度小于电流斩波最高限速Ω, 而系统采用角度控制的实际速度远大于Cm变ax角度运行的最低限速ΩAmin。
1.2 本系统控制原理
SRD系统采用转速外环、电流内环的双闭环控制, ASR (转速调节器) 根据转速误差信号 (转速指令Ω*与实际转速Ω之差) 给出转矩指令信号T*, 而转矩指令可直接作为电流指令i*;ACR (电流调节器) 根据电流误差 (电流指令i*与实际电流i之差) 来控制功率开关。
2 控制系统硬件实现
(1) 控制电路整体硬件系统。控制系统是SRD系统的核心, 采用美国Microchip公司生产的dsPIC33FJ128MC706为主控芯片:处理各种输入信号;输出PWM信号用于控制功率器件的开关;响应各种保护信号, 做出相应保护措施;并实现通信。
(2) 功率电路。根据电机的相数和容量情况, 系统采用不对称半桥型主电路。每相有两只主开关和两只续流二极管。当两只主开关VT1和VT4同时导通时, 电源US向电机相绕组供电;当VT1和VT4同时关断时, 相电流经续流二极管VD1和VD4续流, 将电机的磁场储能以电能形式迅速回馈电源, 实现强迫换相。选用的功率器件是IGBT, 型号是1MBH60D, 选用的二极管是快速恢复二极管, 型号是DSEI30。
(3) 驱动电路。IGBT的驱动电路比较多, 由于专用集成电路具有使用方便、可靠性高、驱动性能好等优点, 而得到广泛应用。常用的IGBT专用驱动电路包括TLP250、EXB841和HCPL316J等。从成本和性能两个方面考虑, 本设计选用HCPL316J作为驱动芯片, 其特点为: (1) 可驱动IGBT最高为150A/1200 V级, 加扩流电路可驱动更高功率等级IGBT; (2) 光学隔离, 带故障反馈输出;16脚贴片封装, CMOS/TTL兼容, 500nS开关速度; (3) 软关断技术, 集成过流, 欠压保护;15V~30V宽压工作环境, -40℃~150℃工作温度。
3 软件设计系统
系统软件采用标准C语言编写, 采用模块式结构。软件程序由主程序和中断服务程序组成。主程序主要用来进行初始化设置、转速计算以及键盘扫描。捕获中断用来更新速度检测标志, 为转速计算提供依据。定时器中断用来读取A/D转换值, 确定换相逻辑, 转速、电流双闭环调节以及串口通信数据的发送。
4 实验结果
该系统直流母线上电压为514V, 额定转速为1500r/min, 额定功率为4kW。图2为电机负载转矩为27NM, 电机起动时, 一相绕组的电压斩波波形和电流波形。图3为电机负载转矩为27NM, 电机在额定转速下运行时, 一相绕组的电压斩波波形和电流波形。
5 结语
本文结合一台4kW的开关磁阻电机, 完成了以dsPIC为核心的开关磁阻电机控制系统的硬件结构及软件的设计。通过电流斩波和角度位置控制相结合的控制方式, 实现开关磁阻电机在额定负载下的调速要求。实验证明整个系统运行协调, 调速稳定, 驱动可靠, 保护能力强。
摘要：本文以一台三相12/8极开关磁阻电机 (4kW, 380V) 为基础, 介绍了一种基于dsPIC33FJ128MC706的新型驱动控制系统。重点介绍了开关磁阻电动机的基本控制方式和控制原理, 设计了控制系统的硬件电路, 并编写了相应的软件, 最后通过实验测出了系统在额定负载条件下, 电机起动和运行时的电流波形曲线。
关键词：开关磁阻电机,dsPIC,硬件电路,软件流程,实验
参考文献
[1] 孙建忠, 白凤仙.特种电机及其控制[M].中国水利水电出版社, 2005.
[2] 陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版社, 1994.