直流电机控制系统

直流电机控制系统设计 1系统论述 1.1 设计思路 本次直流电机控制系统的设计主要功能是实现电机的正转和反转。为实现系统的微机控制，在设计中，采用了AT89C51 单片机作为整个控制系统的控制电路的核心部分，配以各种模块，实现对电动机控制。 1.2 总体设计框图 系统组成：直流电机控制方案如图1.1 所示： 方案说明：直流电机控制系统以AT89C51 单片机为控制核心，单片机在程序控制下，采用桥式驱动完成电机正，反转控制。 图 1.1 直流电机控制方案 2直流电机单元电路设计与分析 2.1 桥式驱动直流电机方向模块 主要由一些达林顿晶体管、直流电机和二极管以及电阻等组成。现在介绍下直流电机的运行原理 2.1.1 直流电机类型 1 直流电机可按其结构、工作原理和用途等进行分类，其中根据直流电机的用途可分为以下几种：直流发电机（将机械能转化为直流电能）、直流电动机（将直流电能转化为机械能）、直流测速发电机（将机械信号转换为电信号）、直流伺服电动机（将控制信号转换为机械信号）。下面以直流电动机作为研究对象。 2.1.2 直流电机结构 直流电机由定子和转子两部分组成。在定子上装有磁极（电磁式直流电机磁极由绕在定子上的磁绕提供），其转子由硅钢片叠压而成，转子外圆有槽，槽内嵌有电枢绕组，绕组通过换向器和电刷引出 ,直流电机结构如图 2.1所示。 图 2.1 直流电动机结构 2.1.3 直流电机工作原理 直流电机电路模型如图 2.2 所示，磁极 N、S 间装着一个可以转动的铁磁圆柱体，圆柱体的表面上固定着一个线圈 abcd。当线圈中流过电流时，线圈受到电磁力作用，从而产生旋转。根据左手定则可知，当流过线圈中电流改变方向时，线圈的受方向也将改变，因此通过改变线圈电路的方向实现改变电机的方向。 图 2.2 直流电动机电路模型 2.1.4 直流电机主要技术参数 +AB-abcdNS图1.1 直流电机工作 2 直流电机的主要额定值有： 额定功率Pn：在额定电流和电压下，电机的负载能力。 额定电压Ue：长期运行的最高电压。 额定电流Ie：长期运行的最大电流。 额定转速n：单位时间内的电机转动快慢。以r/min为单位。 励磁电流If：施加到电极线圈上的电流。 2.1.5 直流电机PWM调速原理 （1）直流电机转速 直流电机的数学模型可用图2.3 表示，由图可见电机的电枢电动势Ea 的正方向与电枢电流Ia 的方向相反，Ea 为反电动势；电磁转矩T的正方向与转速n的方向相同，是拖动转矩；轴上的机械负载转矩T2 ...