浅谈基于H桥电路的控制电机的正反转和PWM调速
搭了个H桥电路，控制电机的正反转和PWM调速，程序是网上的，改改引脚就能用，电路和源程序如下：
功能：P1.1按键停止，P1.2左转，P1.3右转，P1.0调速
#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit PW1=P0
电机正反转电路图
三相异步电动机接触器联锁的正反转控制的电气电子原理图如图3-4所示。线路中采用了两个接触器，即正转用的接触器KM1和反转用的接触器KM2，它们分别由正转按钮SB2和反转按钮SB3控制。这两个接触器的主触头所接通的电源相序不同，KM1按L1—L2—L3相序接线，KM2则对调了两相的相序。控制电路有两条，一条由按钮SB2和KM1线圈等组成的正转控制电路；另一条由按钮SB3和KM2线圈等组成的反转控制电路。
220v单相电机正反原理 单相电机不同于三相电机，三相电进入电机后，由于存在120°电角度，所以产生N S N S旋转磁场，推动转子旋转。而单相电进入电机后，产生不了N S N S磁场，所以加了一个启动绕组，启动绕组在定子内与工作绕组错开90°电角度排列，外接离心开关和启动电容后与工作绕组并联接入电源，又因为电容有阻直通交的作用，交流电通过电容时又滞后一个电角度，这样就人为地把进入电机的单相电又分出来一相，产生旋转磁场，推动转子旋转。反转时，只要把工作绕组或者启动绕组的两个接线对调一下就行，产生S N S N的磁场，电机就反转了。 网友完善的答案好评率：75% 单相电机的接线方法，是在副绕组中串联（不是并联）电容，再与主绕组并联接入电源；只要调换一下主绕组与副绕组的头尾并联接线，电机即反转 如果电机是3条出线的，其中一条是公共点！（分别与另外2条线的测电阻其值较小）接电源零线！然后把剩下的两条线并联电容，在电容的一端接220V电源相（火）线，就可以了！若要改变电机转向只要把220V电源相（火）线接在电容的另一端就可以了！
笼型电动机正反转的控制线路(电路图) 发布: | 作者: | 来源: jiasonghu | 查看:775次 | 用户关注： 接通电源让KMF--线圈通电其主触点闭合三相电源ABC分别通入电机三相绕组UVW，电动机正转。KMF线圈断电，主触点打开，电机停。让KMR线圈通电----其主触点闭合三相电源ABC通入电机三相绕组变为A—U未变，但B—W，C—V。电动→笼型电动机正反转的控制线路要使电动机给够实现反转，只要把接到电源的任意两根联线对调一头即可。为此用两个接触器来实现这一要求。设KMF为实现电机正转的接触器，KMR为实现电机反转的接触器。合上--S 笼型电动机正反转的控制线路 要使电动机给够实现反转，只要把接到电源的任意两根联线对调一头即可。为此用两个接触器来实现这一要求。 设 KMF 为实现电机正转的接触器， KMR 为实现电机反转的接触器。 接通电源→合上--S 让 KMF--线圈通电其主触点闭合 三相电源 ABC 分别通入电机三相绕组 UVW ，电动机正转。 KMF 线圈断电，主触点打开，电机停。 让 KMR 线圈通电----其主触点闭合 三相电源 ABC 通入电机三相绕组变 为 A — U 未变，但 B — W ，C — V。电动机将反转
实验一三相异步电动机的正反转控制线路 一、实验目的 1、掌握三相异步电动机正反转的原理和方法。 2、掌握手动控制正反转控制、接触器联锁正反转、按钮联锁正反转控制线路的不同接法。 二、实验设备 三相鼠笼异步电动机、继电接触控制挂箱等 三、实验方法 1、接触器联锁正反转控制线路 (1) 按下“关”按钮切断交流电源，按下图接线。经指导老师检查无误后，按下“开”按钮通电操作。 (2) 合上电源开关Q1，接通220V三相交流电源。 (3) 按下SB1，观察并记录电动机M的转向、接触器自锁和联锁触点的吸断情况。 (4) 按下SB3，观察并记录M运转状态、接触器各触点的吸断情况。 (5) 再按下SB2，观察并记录M的转向、接触器自锁和联锁触点的吸断情况。 Q1 23 220V
图1 接触器联锁正反转控制线路 3、按钮联锁正反转控制线路 (1)按下“关”按钮切断交流电源。按图2接线。经检查无误后，按下“开”按钮通电操作。 (2) 合上电源开关Q 1，接通220V 三相交流电源。 (3) 按下SB 1，观察并记录电动机M 的转向、各触点的吸断情况。 (4) 按下SB 3，观察并记录电动机M 的转向、各触点的吸断情况。 (5) 按下SB 2，观察并记录电动机M 的转向、各触点的吸断情况。 Q 1 220V
图2 按钮联锁正反转控制线路 四、分析题 1、接触器和按钮的联锁触点在继电接触控制中起到什么作用？ 实验二交流电机变频调速控制系统 一﹑实验目的 1．掌握交流变频调速系统的组成及基本原理； 2．掌握变频器常用控制参数的设定方法； 3. 掌握由变频器控制交流电机多段速度及正反向运转的方法。 二﹑实验设备 1．变频器；2. 交流电机。 三、实验方法 （一）注意事项 参考变频器的端子接线图，完成变频器和交流电机的接线。主要使用端子为R﹑S ﹑T；U﹑V﹑W；PLC﹑FWD﹑REV﹑BX﹑RST﹑X1﹑X2﹑X3﹑X4﹑CM。 变频器电源输入端R﹑S﹑T和电源输出端U﹑V﹑W均AC380V高电压﹑大电流信号，任何操作都必须在关掉总电源以后才能进行。
Pwm电机调速原理 对于电机的转速调整，我们是采用脉宽调制（PWM）办法，控制电机的时候，电源并非连续地向电机供电，而是在一个特定的频率下以方波脉冲的形式提供电能。不同占空比的方波信号能对电机起到调速作用，这是因为电机实际上是一个大电感，它有阻碍输入电流和电压突变的能力，因此脉冲输入信号被平均分配到作用时间上，这样，改变在始能端PE2 和PD5 上输入方波的占空比就能改变加在电机两端的电压大小，从而改变了转速。 此电路中用微处理机来实现脉宽调制，通常的方法有两种： （1）用软件方式来实现，即通过执行软件延时循环程序交替改变端口某个二进制位输出逻 辑状态来产生脉宽调制信号，设置不同的延时时间得到不同的占空比。 （2）硬件实验自动产生PWM 信号，不占用CPU 处理的时间。 这就要用到ATMEGA8515L 的在PWM 模式下的计数器1，具体内容可参考相关书籍。 51单片机PWM程序 产生两个PWM，要求两个PWM波形占空都为80/256,两个波形之间要错开，不能同时为高电平！高电平之间相差48/256， PWM这个功能在PIC单片机上就有，但是如果你就要用51单片机的话，也是可以的，但是比较的麻烦.可以用定时器T0来控制频率，定时器T1来控制占空比：大致的的编程思路是这样的：T0定时器中断是让一个I0口输出高电平，在这个定时器T0的中断当中起动定时器T1，而这个T1是让IO口输出低电平，这样改变定时器T0的初值就可以改变频率，改变定时器T1的初值就可以改变占空比。 *程序思路说明： * * * *关于频率和占空比的确定，对于12M晶振，假定PWM输出频率为1KHZ,这样定时中断次数* *设定为C=10，即0.01MS中断一次，则TH0=FF,TL0=F6;由于设定中断时间为0.01ms，这样* *可以设定占空比可从1-100变化。即0.01ms*100=1ms * ******************************************************************************/ #include
实验一电动机正反转实验 一、实验目的 1、通过练习实现与、或、非逻辑功能，熟悉PLC编程方法。 2、熟悉ZY17PLC12BC实验箱的使用方法。 二、实验器材 1、ZY17PLC12BC型可编程控制器实验箱 1台 2、PC机或FX-20P-E编程器 1台 3、编程电缆 1根 4、连接导线若干 三、实验原理 （1）LD、LDI指令用于将触点接到母线上。另外，与后述的ANB指令组合，在分支起点处也可使用。 （2）OUT指令是对输出继电器、辅助继电器、状态继电器、定时器，计数器的线圈的驱动指令、对于输入继电器不能使用。 （3）并行输出指令可多次使用。 2、触点串联（AND/ANI） 说明： （1）用AND、ANI、指令，可进行触点的串联连接。串联触点的个数没有限制，该指令可以多次重复使用。 （2）OUT指令后，通过触点对其他线圈使用OUT指令称之为纵接输出。这种纵接输出，如果顺序不错，可以多次重复，
3、触点并联（OR/ORI） （1）OR、ORI用作为1个触点的并联连接指令。如果连接2个以上的触点串联连接的电路块的并联连接时，要用后述的ORB指令。 （2）OR、ORI指令是从该指令的当前步开始对前面的LD、LDI指令并联连接。并联连接的次数无限制，但由于编程器和打印机的功能对此有限制，所以并联连接的次数实际上是有限制的。 （1）两个以上的触点串联连接的电路称之为串联电路块。串联电路块并联连接时，分支的开始用LD、LDI指令，分支的结束用ORB指令。 （2）ORB指令与后述的ANB等均为无操作元件号的指令。 （1）分支电路并联电路块与前面电路串联连接时，使用ANB指令。分支的起点用LD、LDI指令。并联电路块结束后，使用ANB指令与前面电路串联。 （2）若多个并联电路块顺次用ANB指令与前面电路串联连接，则ANB的使用次数没有限制， （3）虽然可以连续使用ANB指令，但这时与ORB指令同样要注意LD、LDI指令的使用次数限制（8次以下）。 6、程序结束（END） 7、控制要求 本实验利用PLC控制电机正反转。发光二极管KM1亮模拟电机正转，发光二极管KM2
实验二十八变频器控制电机正反转 一、实验目的 了解变频器外部控制端子的功能，掌握外部运行模式下变频器的操作方法。二、实验设备 序号名称型号与规格数量备注 1 网络型可编程控制器高级实验装置THORM-D 1 2 实验挂箱CM51 1 3 电机WDJ26 1 4 实验导线3号/4号若干 5 通讯电缆USB 1 6 计算机 1 自备 三、控制要求 1.正确设置变频器输出的额定频率、额定电压、额定电流。 2.通过外部端子控制电机启动/停止、正转/反转。 3.运用操作面板改变电机启动的点动运行频率和加减速时间。 四、参数功能表及接线图 1.参数功能表 序号变频器参数出厂值设定值功能说明 1 n1.00 50.00 50.00 最高频率 2 n1.05 1.5 0.01 最低输出频率 3 n1.09 10.0 10.0 加速时间 4 n1.10 10.0 10.0 减速时间 5 n2.00 1 1 操作器频率指令旋钮有效 6 n2.01 0 1 控制回路端子（2线式或3线式） 7 n4.04 0 1 2线式（运转/停止（S1）、正转/反转（S2）） 注:（1）设置参数前先将变频器参数复位为工厂的缺省设定值（2）设定n0.02=0可设定及参照全部参数 2.变频器外部接线图 五、操作步骤
1.检查实验设备中器材是否齐全。 2.按照变频器外部接线图完成变频器的接线，认真检查，确保正确无误。 3.打开电源开关，按照参数功能表正确设置变频器参数。 4.打开开关“K1”，观察并记录电机的运转情况。 5.旋转操作面板频率设定旋钮，增加变频器输出频率。 6.关闭开关“K1”，变频器停止运行。 7.打开开关“K1”、“K2”，观察并记录电机的运转情况。 六、实验总结 1.总结使用变频器外部端子控制电机正反转的操作方法。 2.总结变频器外部端子的不同功能及使用方法。
PWM 电机驱动系统传导干扰机理分析 摘要：针对实际系统将电机系统的交流电源、整流环节、逆变环节、电机作为整体进行分析，为了分析方便将传导干扰分为共模干扰和差模干扰进行研究，分析了PWM电机驱动系统中存在的主要共模和差模干扰通道，由于传导干扰的路径和上下桥臂 IGBT的开通和关断有很大关系，因此分析了 IGBT不同的开关状态下的共模干扰和差模干扰的传播路径，三种不同的仿真结果得出一致的结论说明本文机理分析的正确性。 1．引言 由于PWM技术应用于电机驱动系统中，功率变换器采用MOSFET、IGBT、可关断晶闸管等开关器件。为了得到更好的电机系统控制性能指标，开关器件的工作频率就越来越高，在开关和关断的瞬间产生很大的电压和电流变化率，这就是强电磁干扰（EMI）产生的原因，远远超出了现在电磁兼容标准规定的答应值。产生的电磁干扰主要是以传导的形式进行传播的，机理分析是数学模型建立的基础，因此机理分析对于PWM电机驱动系统传导干扰的研究具有重要意义。 国内外有很多文献在这方面做了一定的研究，文献[1]针对IGBT的高du/dt 给电力电子装置带来的严重共模电磁干扰题目,深进分析了Buck电路的共模干扰。文献[2]以电路理论为基础，建立了单端正激式变换器中，由功率MOSFET的漏极与接地散热器之间寄生电容所形成的输进端共模干扰分析模型。这里就不逐一先容了，本文的机理分析将电机驱动系统作为一个整体来研究，这在文献中很少发现。
2．传导干扰机理分析 下面分三个部分来分析，首先先容所研究的实际系统的主电路，然后分析共模传导干扰的机理，最后分析差模干扰的机理。 2.1 PWM 驱动电机系统主电路 要研究的系统主电路原理图如图1 所示，现简单说明其工作原理。 三相交流电压经三相不可控整流桥整流产生直流电压Ud，经电容C 滤波后仍有微小的脉动，一般可近似以为其值不变。实际上Ud 上具有高频成分，由此产生了二极管上压降的波动。而二极管与散热片之间具有高频寄生电容，形成了共模电流流通的回路。后续章节会对其机理具体分析。直流电压经逆变器逆变后形成等效正弦波驱动感应电动机，逆变器采用正弦波脉宽调制（SPWM）技术。逆变器期看输出的波形为正弦波，以期看的正弦波作为调制波，以频率比调制波高得多的等腰三角波作为载波，当载波和调制波相交时，它们的交点作为逆变器开关
双重联锁（按钮、接触器）正反转控制电路原理图 电机双重联锁正反转控制 一、线路的运用场合Array正反转控制运用生产机械要求运动部件 能向正反两个方向运动的场合。如机床工作 台电机的前进及后退控制；万能铣床主轴的 正反转控制；圈板机的辊子的正反转；电梯、 起重机的上升及下降控制等场所。 二、控制原理分析 （1）、控制功能分析： 怎样才能实现正反转控制？为什么要 实现联锁？ 电机要实现正反转控制：将其电源的相 序中任意两相对调即可（简称换相），通常是 V相不变，将U相及W相对调，为了保证两 个接触器动作时能够可靠调换电动机的相 序，接线时应使接触器的上口接线保持一致， 在接触器的下口调相。。由于将两相相序对 调，故须确保2个KM线圈不能同时得电， 否则会发生严重的相间短路故障，因此必须 采取联锁。为安全起见，常采用按钮联锁（机 械）和接触器联锁（电气）的双重联锁正反 转控制线路（如原理图所示）；使用了（机械） 按钮联锁，即使同时按下正反转按钮，调相 用的两接触器也不可能同时得电，机械上避 1 / 111 / 11
2 / 112 / 11 免了相间短路。另外，由于应用的（电气）接触器间的联锁，所以只要其中一个接触器得电，其长闭触点（串接在对方线圈的控制线路中）就不会闭合，这样在机械、电气双重联锁的应用下，电机的供电系统不可能相间短路，有效地保护的电机，同时也避免在调相时相间短路造成事故，烧坏接触器。 （2）、工作原理分析： A 、正转控制： 按下 SB1常闭触头先断开（对KM2实现联锁） SB1常开触头闭合 KM1线圈得电 KM1电机M 启动连续正转工作 KM1KM1联锁触头断开（对KM2实现联锁） B 、反转控制： M 失电，停止正转 SB2 按下 线圈得电 SB2 KM2 电机M 启动连续反转工作 KM2主触头闭合KM2联锁触头断开（对KM1实现联锁） C 、停止控制： 按下SB3，整个控制电路失电，接触器各触头复位，电机M 失电停转；
直流电机调速资料汇总 一． 使用单片机来控制直流电机的变速，一般采用调节电枢电压的方式，通过单片机控制PWM1，PWM2,产生可变的脉冲，这样电机上的电压也为宽度可变的脉冲电压。 C语言代码： #include
} void beep(void) { uchar t; for(t=0;t<100;t++) { delay500us(); FMQ=!FMQ; //产生脉冲 } FMQ=1; //关闭蜂鸣器 delaynms(300); } void main(void) { TR0=0; //关闭定时器0 TMOD=0x01; //定时器0，工作方式1 TH0=(65526-100)/256; TL0=(65526-100)%256; //100us即0.01ms中断一次EA=1; //开总中断 ET0=1; //开定时器0中断 TR0=1; //启动定时器T0 ZKB1=50; //占空比初值设定 ZKB2=50; //占空比初值设定 while(1) { if(!K5) { delaynms(15); //消抖 if(!K5) //确定按键按下 { beep(); ZKB1++; //增加ZKB1 ZKB2=100-ZKB1; //相应的ZKB2就减少 } } if(!K6) { delaynms(15); //消抖 if(!K6) //确定按键按下 { beep();
正反转控制电路图及其原理分析 要实现电动机的正反转，只要将接至电动机三相电源进线中的任意两相对调接线，即可达到反转的目的。下面是接触器联锁的正反转控制线路，如图所示
图中主回路采用两个接触器，即正转接触器KM1和反转接触器KM2。当接触器KM1的三对主触头接通时，三相电源的相序按U―V―W接入电动机。当接触器
KM1的三对主触头断开，接触器KM2的三对主触头接通时，三相电源的相序按W―V―U接入电动机，电动机就向相反方向转动。电路要求接触器KM1和接触器KM2不能同时接通电源，否则它们的主触头将同时闭合，造成U、W两相电源短路。为此在KM1和KM2线圈各自支路中相互串联对方的一对辅助常闭触头，以保证接触器KM1和KM2不会同时接通电源，KM1和KM2的这两对辅助常闭触头在线路中所起的作用称为联锁或互锁作用，这两对辅助常闭触头就叫联锁或互锁触头。 正向启动过程：按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈通电，与SB2并联的KM1的辅助常开触点闭合，以保证KMl线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM1的主触点持续闭合，电动机连续正向运转。 停止过程：按下停止按钮SB1，接触器KMl线圈断电，与SB2并联的KM1的辅助触点断开，以保证KMl线圈持续失电，串联在电动机回路中的KMl的主触点持续断开，切断电动机定子电源，电动机停转。 反向起动过程：按下起动按钮SB3，接触器KM2线圈通电，与SB3并联的KM2的辅助常开触点闭合，以保证KM2线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM2的主触点持续闭合，电动机连续反向运转。 对于这种控制线路，当要改变电动机的转向时，就必须先按停止按钮SB1，再按反转按钮SB3，才能使电机反转。如果不先按SB1，而是直接按SB3，电动机是不会反转的。
电机正反转实验 一．实验目的 1．了解机床电气中三相电机的正反转控制和星三角启动控制。 2．掌握电动机的常规控制电路设计。 3.了解电动机电路的实际接线。 4.掌握GE FANUC 3I系统的电动机启动程序编写。 二．实验原理和电路 交流电动机有正转启动和反转启动，而且正反转可以切换，启动时，要求电动机先接成星型连接，过几秒钟再变成三角形连接运行。PLC控制电动机的I/O 地址如下表所示： PLC模拟控制电动机I/O地址表 输入输出 器件(触摸屏M)说明器件说明I1（M21）正转Q2 正转 I2（M22）反转Q3 星形 I3（M23）停止Q4 三角形 Q5 反转 电动机星三角启动电气接口图:
模块的现场接线 接线前请熟悉接线图，我们在这里简单介绍下输入输出模块的接线方法，在接下来的实验中不再赘述。详细请见第一章的模块介绍。 ●输入模块现场接线 IC694MDL645,数字量输入模块,提供一组共用一个公共端的16个输入点,如图所示。该模块即可以接成共阴回路又可以接成共阳回路，这样在硬件接线时就非常灵巧方便。但在本系统中，我们统一规定本模块接成共阳回路，即1号端子由系统提供负电源，外部输入共阳。 IC694MDL645数字量输入模块现场接线 ●输出模块现场接线 IC694MDL754,数字输出模块，提供两组（每组16个）共32个输出点。每组
有一个共用的电源输出端。这种输出模块具有正逻辑特性；它向负载提供的源电流来自用户共用端或者到正电源总线。输出装置连接在负电源总线和输出点之间。这种模块的输出特性兼容很广的负载，例如：电动机、接触器、继电器，BCD 显示和指示灯。用户必须提供现场操作装置的电源。每个输出端用标有序号的发光二极管显示其工作状态（ON/OFF）。这个模块上没有熔断器。接线必须注意。 即：17端接正电源，18端接负电源及外部负载的共阴端。 IC694MDL754数字量输出模块现场接线 三：实验步骤： 1.编写PLC程序，可参照参考程序，并检查，保证其正确。 2.按照电器接口图接线。 3.下载程序。 4.置PLC于运行状态，按下启动键，观察电机运行。 5.实验结束后，关电源，整理实验器材。 四：实验器材 1.GE FANUC 3I系统一套 2.PYS3电机正反转模块一块 3.网线一根 4.KNT连接导线若干
按钮联锁正反转控制线路 图2—12 按钮联锁正反转控制电路图 图2-12 按钮联锁正反转控制电路图接触器联锁正反转控制线路
双重联锁正反转控制线路 元件安装图
元件明细表 1、线路的运用场合： 正反转控制运用生产机械要求运动部件能向正反两个方向运动的场合。如机床工作台电机的前进与后退控制；万能铣床主轴的正反转控制；电梯、起重机的上升与下降控制等场所。 2、控制原理分析 （1）、控制功能分析：A、怎样才能实现正反转控制？ B、为什么要实现联锁？ 这两个问题是本控制线路的核心所在，务必要透彻地理解，否则只会接线安装，那只是知其然而不知其所以然。另外，问题的提出，一方面让学生学会去思考，另一方面也培养学生发现问题、分析问题的能力。教学中，计划先让学生温书预习（5分钟）、寻找答案，再集中讲解。先提问抽查，让学生能各抒己见、充分发挥，最后再总结归纳，解答所提出的问题，进一步统一全班思路。答案如下： A、电机要实现正反转控制：将其电源的相序中任意两相对调即可（简称换相），通常是V相不变，将U相与W 相对调。 B、由于将两相相序对调，故须确保2个KM线圈不能同时得电，否则会发生严重的相间短路故障，因此必须采取联锁。为安全起见，常采用按钮联锁和接触器联锁的双重联锁正反转控制线路（如原理图所示）
（2）、工作原理分析 C、停止控制： 按下SB3，整个控制电路失电，接触器各触头复位，电机M失电停转 （3）双重联锁正反转控制线路的优点： 接触器联锁正反转控制线路虽工作安全可靠但操作不方便；而按钮联锁正反转控制线路虽操作方便但容易产生电源两相短路故障。双重联锁正反 转控制线路则兼有两种联锁控制线路的优点，操作方便，工作安全可靠。 3、怎样正确使用控制按钮？ 控制按钮按用途和触头的结构不同分停止（常闭按钮）、起动按钮（常开按钮）和复合按钮（常开和常闭组合按钮）。按钮的颜色有红、绿、黑等，一般红色表示“停止”，绿色表示“起动”。接线时红色按钮作停止用，绿色或黑色表示起动或通电。 三、注意事项
用单片机控制直流电机的速度 直流调速器就是调节直流电动机速度的设备，上端和交流电源连接，下端和直流电动机连接，直流调速器将交流电转化成两路输出直流电源，一路输入给直流电机砺磁（定子），一路输入给直流电机电枢（转子），直流调速器通过控制电枢直流电压来调节直流电动机转速。同时直流电动机给调速器一个反馈电流，调速器根据反馈电流来判断直流电机的转速情况，必要时修正电枢电压输出，以此来再次调节电机的转速。 直流电机的调速方案一般有下列3种方式： ?1、改变电枢电压； ?2、改变激磁绕组电压； ?3、改变电枢回路电阻。 使用单片机来控制直流电机的变速，一般采用调节电枢电压的方式，通过单片机控制PWM1，PWM2,产生可变的脉冲，这样电机上的电压也为宽度可变的脉冲电压。根据公式 U=aVCC 其中：U为电枢电压；a为脉冲的占空比（0 电动机的电枢电压受单片机输出脉冲控制，实现了利用脉冲宽度调制技术（PWM）进行直流电机的变速。 因为在H桥电路中，只有PWM1与PWM2电平互为相反时电机才能驱动，也就是PWM1与PWM2同为高电平或同为低电平时，都不能工作，所以上图中的实际脉冲宽度为B， 我们把PWM波的周期定为1ms，占空比分100级可调（每级级差为10%），这样定时器T0每0.01ms产生一次定时中断，每100次后进入下一个PWM波的周期。上图中，占空比是60%，即输出脉冲的为0.6ms，断开脉冲为0.4ms，这样电枢电压为5*60%=3V。 我们讨论的是可以正转反转的，如果只按一个方向转，我们就只要把PWM1置为高电平或低电平，只改变另一个PWM2电平的脉冲变化即可，，如下图（Q4导通，Q3闭合，电机只能顺时针调整转动速度） PWM调速原理 PWM的原理： PWM（Pulse Width Modulation）控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。 PWM控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM型，PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。 1.PWM控制的基本原理 (1)理论基础： 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。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近，仅在高频段略有差异。 (2)面积等效原理： 分别将如图1所示 电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如图a所示。其输出电流I(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图b所示。从波形可以看出，在I(t)的上升段，I(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄，各I(t)响应波形的差异也越小。如果周期性地施加上述脉冲，则响应I(t)也是周期性的。用傅里叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。 图2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形 用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。 SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。 图3 用PWM波代替正弦半波 要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。 PWM电流波：电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波。 PWM波形可等效的各种波形： 直流斩波电路：等效直流波形 SPWM波：等效正弦波形，还可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理和SPWM控制相同，也基于等效面积原理。 2. PWM相关概念 占空比：就是输出的PWM中，高电平保持的时间与该PWM的时钟周期的时间之比 如，一个PWM的频率是1000Hz，那么它的时钟周期就是1ms，就是1000us，如果高电平出现的时间是200us，那么低电平的时间肯定是800us，那么占空比就是200：1000，也就是说PWM的占空比就是1：5。 综合设计报告 单位：自动化学院 学生姓名： 专业：测控技术与仪器 班级：0820801 学号： 指导老师： 成绩： 设计时间：2011 年12 月 重庆邮电大学自动化学院制 一、题目 直流电机调速与控制系统设计。 二、技术要求 设计直流电机调速与控制系统，要求如下： 1、学习直流电机调速与控制的基本原理； 2、了解直流电机速度脉冲检测原理； 3、利用51单片机和合适的电机驱动芯片设计控制器及速度检测电路； 4、使用C语言编写控制程序，通过实时串口能够完成和上位机的通信； 5、选择合适控制平台，绘制系统的组建结构图，给出完整的设计流程图。 6、要求电机能实现正反转控制； 7、系统具有实时显示电机速度功能； 8、电机的设定速度由电位器输入； 9、电机的速度调节误差应在允许的误差范围内。 三、给定条件 1、《直流电机驱动原理》，《单片机原理及接口技术》等参考资料； 2、电阻、电容等各种分离元件、IC、直流电机、电源等； 3、STC12C5A60S2单片机、LM298以及PC机； 四、设计 1. 确定总体方案； 2. 画出系统结构图； 3. 选择以电机控制芯片和单片机及速度检测电路，设计硬件电路； 4. 设计串口及通信程序，完成和上位机的通信； 5. 画出程序流程图并编写调试代码，完成报告； 直流电机调速与控制 摘要：当今社会，电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。无论是在工农业生产，交通运输，国防，航空航天，医疗卫生，商务和办公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品（如电冰箱，空调，DVD等）中，都大量使用着各种各样的电动机。据资料显示，在所有动力资源中，百分之九十以上来自电动机。同样，我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。电动机与人的生活息息相关，密不可分。电气时代，电动机的调速控制一般采用模拟法、PID控制等，对电动机的简单控制应用比较多。简单控制是指对电动机进行启动，制动，正反转控制和顺序控制。这类控制可通过继电器，光耦、可编程控制器和开关元件来实现。还有一类控制叫复杂控制，是指对电动机的转速，转角，转矩，电压，电流，功率等物理量进行控制。 本电机控制系统基于51内核的单片机设计，采用LM298直流电机驱动器，利用PWM 脉宽调制控制电机，并通过光耦管测速，经单片机I/O口定时采样，最后通过闭环反馈控制系统实现电机转速的精确控制，其中电机的设定速度由电位器经A/D通过输入，系统的状显示与控制由上位机实现。经过设计和调试，本控制系统能实现电机转速较小误差的控制，系统具有上位机显示转速和控制电机开启、停止和正反转等功能。具有一定的实际应用意义。关键字：直流电机、反馈控制、51内核、PWM脉宽调制、LM298 一、系统原理及功能概述 1、系统设计原理 本电机控制系统采用基于51内核的单片机设计，主要用于电机的测速与转速控制，硬件方面设计有可调电源模块，串口电路模块、电机测速模块、速度脉冲信号调理电路模块、直流电机驱动模块等电路；软件方面采用基于C语言的编程语言，能实现系统与上位机的通信，并实时显示电机的转速和控制电机的运行状态，如开启、停止、正反转等。 单片机选用了51升级系列的STC12c5a60s2作为主控制器，该芯片完全兼容之前较低版本的所有51指令，同时它还自带2路PWM控制器、2个定时器、2个串行口支持独立的波特率发生器、3路可编程时钟输出、8路10位AD转换器、一个SPI接口等， 摘要：提出一个基于PWM控制的直流电机控制系统，从硬件电路和软件设计两方面进行系统设计，介绍了调速系统的整体设计思路、硬件电路和控制算法。下位机采用MPC82G516实现硬件PWM的输出，从而控制电机的电枢电压，并显示电机调速结果。上位机采用LABVIEW软件，实现实时跟踪与显示。最后对控制系统进行实验，并对数据进行分析，结果表明该系统调速时间短，稳定性能好，具有较好的控制效果。 随着计算机控制技术的发展，微处理器已经广泛使用于直流传动系统，实现了全数字化控制。电机采用微处理器控制的电压、电流、转矩、转速、转角等，实现全数字直流调速，控制精度、可靠性、稳定性、电机的性能得到提高。目前，PWM 调速成为电机调速的新方式，并凭借开关频率高、低速运行稳定、动态 [1-6][5-6]性能优良、效率高等优点，在电机调速中被普遍运用。但很多文献提到的 PWM 信号，多采用软件 PWM调速，即通过单片机的中断实现，缺点是占系统资源，易受系统中断影响和干扰，造成系统不稳定。本文将针对这一点，设计一种基于硬件 PWM 控制，调速时间更短的电机调速系统，并具有较好的稳定性能。 一、电机控制系统的整体设计 1.1 系统整体设计原理图 系统整体设计如图1所示，主要原理框图包括：LCD显示、按盘输入、测速模块、PWM调速模块四部分。电路原理图如图2所示： 图 1 图2 1.2 PWM信号 PWM信号的产生采用硬件PWM信号，即不采用中断实现PWM信号，而是利用单片机MPC82G516的PCA模式，PCA设置成PWM模式直接产生PWM信号。频率取决于PCA定时器的时钟源，占空比取决于模块捕获寄存器CCAPNL与扩展的第9位ECAPNL的值。由于使用9位比较，输出占空比可以真正实现0%到100%可调，占空比计算公式为: 占空比=1-{ ECAPnH，[CCAPnH]}/256 在电源电压 Ud 不变的情况下，电枢端电压的平均值取决于占空比η的大小。通过改变η的值可以改变电枢端电压的平均值，从而达到调速的目的。 1.3 测速模块 测速模块采用自带霍尔传感器并具有整形功能的直流电机调速板 J1，该模块能实现电机正反转、测速、调速功能，并自带整形芯片，调试效果较好。通过霍尔传感器把测速脉冲信号送单片机 P3.2，由单片机 P1.0送到测速模块第 5 脚，控制电机正反转。PWM 信号由 P1.2 送到测速模块第 3 脚，实现电机的调速。 1.4 I/O接口电路 电动摩托车控制器中的电机PWM调速 电动摩托车控制器中的电机PWM调速 摘要：随着“低碳”社会理念的深入，新型的电动摩托车发展迅速，逐渐成为人们主要的代步工具之一，由于直流无刷电机的种种优点，在电动摩托车中也得到了广泛应用，因此，本文控制部分主要介绍一种基于STM32F103芯片的新型直流无刷电机调速控制系统，这里主要通过PWM技术来进行电机的调速控制，且运行稳定，安全可靠，成本低，具有深远的意义。 1.总体设计概述 1.1 直流无刷电机及工作原理 直流无刷电机（简称BLDCM），由于利用电子换向取代了传统的机械电刷和换向器，使得其电磁性能可靠，结构简单，易于维护，既保持了直流电机的优点又避免了直流电机因电刷而引起的缺陷，因此，被广泛应用。另外，由于直流无刷电机专用控制芯片价格昂贵，本文介绍了一种基于STM32的新型直流无刷电机控制系统，既可降低直流无刷电机的应用成本，又弥补了专用处理器功能单一的缺点，具有重要的现实意义和发展前景。 工作原理：直流无刷电机是同步电机的一种，其转子为永磁体，而定子则为三个按照星形连接方式连接起来的线圈，根据同步电机的原理，如果电子线圈产生一个旋转的磁场，则永磁体的转子也会随着这个磁场转动因此，驱动直流无刷电机的根本是产生旋转的磁场，而这个旋转的磁场可以通过调整A、B、C三相的电流来实现，其需要的电流如图1所示 随着我国经济和文化事业的发展，在很多场合，都要求有直流电机PWM调速系统来进行调速，诸如汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷水泵、熄火器、反视镜、宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机、导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合。 1.2 总体设计方案 总体设计方案的硬件部分详细框图如图1所示。 1 第一章:前言 1.1前言： 直流电机的定义：将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。 近年来，随着科技的进步，直流电机得到了越来越广泛的应用，直流具有优良的调速特性，调速平滑，方便，调速范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速起动、制动和反转，需要满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求，从而对直流电机提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调速、改变电压调速等技术已远远不能满足现代科技的要求，这是通过PWM方式控制直流电机调速的方法就应运而生。 采取传统的调速系统主要有以下的缺陷：模拟电路容易随时间飘移，会产生一些不必要的热损耗，以及对噪声敏感等。而用PWM技术后，避免上述的缺点，实现了数字式控制模拟信号，可以大幅度减低成本和功耗。并且PWM调速系统开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得平滑的直流电流，低速特性好；同时，开关频率高，快响应特性好，动态抗干扰能力强，可获很宽的频带；开关元件只需工作在开关状态，主电路损耗小，装置的效率高，具有节约空间、经济好等特点。 随着我国经济和文化事业的发展，在很多场合，都要求有直流电机PWM调速系统来进行调速，诸如汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷水泵、熄火器、反视镜、宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机、导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合。 1.2本设计任务: 任务: 单片机为控制核心的直流电机PWM调速控制系统 设计的主要内容以及技术参数: 功能主要包括： 1)直流电机的正转； 2)直流电机的反转； 3)直流电机的加速； 4)直流电机的减速； 5)直流电机的转速在数码管上显示； 6)直流电机的启动； 7)直流电机的停止； 第二章：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。 三相异步电动机正反转控制电路图原理及plc接线与编程在图1是三相异步电动机正反转控制的电路和继电器控制电路图，图2与3是功能与它相同的PLC控制系统的外部接线图和梯形图，其中，KM1和KM2分别是控制正转运行和反转运行的交流接触器. 在梯形图中，用两个起保停电路来分别控制电动机的正转和反转。按下正转启动按钮SB2，X0变ON，其常开触点接通，Y0的线圈“得电”并自保。使KM1的线圈通电，电机开始正转运行。按下停止按钮SB1，X2变ON，其常闭触点断开，使Y0线圈“失电”，电动机停止运行。 在梯形图中，将Y0与Y1的常闭触电分别与对方的线圈串联，可以保证他们不会同时为ON，因此KM1和KM2的线圈不会同时通电，这种安全措施在继电器电路中称为“互锁”。除此之外，为了方便操作和保证Y0和Y1不会同时为ON，在梯形图中还设置了“按钮互锁”，即将反转启动按钮X1的常闭点与控制正转的Y0的线圈串联，将正转启动按钮X0的常闭触点与控制反转的Y1的线圈串联。设Y0为ON，电动机正转，这是如果想改为反转运行，可 以不安停止按钮SB1，直接安反转启动按钮SB3，X1变为ON，它的常闭触点断开，使Y0线圈“失电”，同时X1的敞开触点接通，使Y1的线圈“得电”，点击正转变为反转。 在梯形图中的互锁和按钮联锁电路只能保证输出模块中的与Y0和Y1对应的硬件继电器的常开触点心不会同时接通。由于切换过程中电感的延时作用，可能会出现一个触点还未断弧，另一个却已合上的现象，从而造成瞬间短路故障。 可以用正反转切换时的延时来解决这一问题，但是这一方案会增大编程的工作量，也不能解决不述的接触触点故障引起的电源短路事故。如果因主电路电流过大或者接触器质量不好，某一接触器的主触点被断电时产生的电弧熔焊而被粘结，其线圈断电后主触点仍然是接通的，这时如果另一个接触器的线圈通电，仍将造成三相电源短路事故。为了防止出现这种情况，应在PLC外部设置KM1和KM2的辅助常闭触点组成的硬件互锁电路（见图2），假设KM1的主触点被电弧熔焊，这时它与KM2线圈串联的辅助常闭触点处于断开状态，因此KM2的线圈不可能得电。 图1中的FR是作过载保护用的热继电器，异步电动机长期严重过载时，经过一定延时，热继电器的常开触点断开，常开触点闭合。其常闭触点与接触器的线圈串联，过载时接触其线圈断电，电机停止运行，起到保护作用。 有的热继电器需要手动复位，即热继电器动作后要按一下它自带的复位按钮，其触点才会恢复原状，及常开触点断开，常闭触点闭合。这种热继电器的常闭触点可以像图2那样接在PLC的输出回路,仍然与接触器的线圈串联，这反而可以节约PLC的一个输入点。 有的热继电器有自动复位功能，即热继电器动作后电机停止转，串接在主回路中的热继电器的原件冷却，热继电器的触点自动恢复原状。如果这种热断电器的常闭触点仍然接在PLC的输出回路，电机停止转动后果一段时间会因热继电器的触点恢复原状而自动重新运转，可能会造成设备和人身事故。因此有自动复位功能的热继电器的常闭触点不能接在PLC的输出回路，必须将它的触点接在PLC的输入端（可接常开触点或常闭触点），用梯形图来实现点击的过载保护。如果用电子式电机过载保护来代替热继电器，也应注意它的复位. 电动机正反转实物接线图 实验一三相异步电动机的正反转控制实验报告 实验目的 ⑴了解三相异步电动机接触器联锁正反转控制的接线和操作方法。 ⑵理解联锁和自锁的概念。 ⑶掌握三相异步电动机接触器的正反转控制的基本原理与实物连接的要求。 实验器材 三相异步电动机（M 3～）、万能表、联动空气开关（QS1）、单向空气开关（QS2）、交流接触器（KM1，KM2）、组合按钮（SB1，SB2，SB3）、端子排7副、导线若干、螺丝刀等。实验原理 三相异步电动机的旋转方向是取决于磁场的旋转方向，而磁场的旋转方向又取决于电源的相序，所以电源的相序决定了电动机的旋转方向。任意改变电源的相序时，电动机的旋转方向也会随之改变。 实验操作步骤 连接三相异步电动机原理图如图所示，其中线路中的正转用接触器KM1和反转用的接触器KM2，分别由按钮SB2和反转按钮SB2控制。控制电路有两条，一条由按钮SB1和KM1线圈等组成的正转控制电路；另一条由按钮SB2和KM2线圈等组成的反转控制电路。 当按下正转启动按钮SB1后，电源相通过空气开关QS1,QS2和停止按钮SB3的动断接点、正转启动按钮SB1的动合接点、接触器KM和其他的器件形成自锁，使得电动机开始正转，当按下SB3时，电动机停止转动，在按下SB2时，接触器KM和其他的器件形成自锁反转。安装接线 1在连接控制实验线路前，应先熟悉各按钮开关、交流接触器、空气开关的结构形式、动作原理及接线方式和方法。 2 在不通电的情况下，用万用表检查各触点的分、合情况是否良好。检查接触器时，特别需要检查接触器线圈电压与电源电压是否相符。 3将电器元件摆放均匀、整齐、紧凑、合理，并用螺丝进行安装，紧固各元件时应用力均匀，紧固程度适当。PWM控制直流电机(重要资料)
直流电机PWM调速与控制设计报告
PWM控制电机调速系统
基于STM32的直流电机PWM调速控制
简述基于单片机的直流电机PWM调速控制系统的设计
电机正反转控制电路及实际接线图
实验一 三相异步电动机的正反转控制实验报告
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