PWM控制直流電機(重要資料)

1、-作者xxxx-日期xxxxPWM控制直流電機(重要資料)【精品文檔】PWM調(diào)速原理PWM的原理： PWM（Pulse Width Modulation）控制脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，通過對一系列脈沖的寬度進行調(diào)制，來等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）。 PWM控制技術(shù)在逆變電路中應(yīng)用最廣，應(yīng)用的逆變電路絕大部分是PWM型，PWM控制技術(shù)正是有賴于在逆變電路中的應(yīng)用，才確定了它在電力電子技術(shù)中的重要地位。 控制的基本原理 (1)理論基礎(chǔ)： 沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。沖量指窄脈沖的面積。效果基本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。低頻段非常接近，僅在高頻段略有

2、差異。 (2)面積等效原理： 分別將如圖1所示電壓窄脈沖加在一階慣性環(huán)節(jié)（R-L電路）上，如圖a所示。其輸出電流I(t)對不同窄脈沖時的響應(yīng)波形如圖b所示。從波形可以看出，在I(t)的上升段，I(t)的形狀也略有不同，但其下降段則幾乎完全相同。脈沖越窄，各I(t)響應(yīng)波形的差異也越小。如果周期性地施加上述脈沖，則響應(yīng)I(t)也是周期性的。用傅里葉級數(shù)分解后將可看出，各i(t)在低頻段的特性將非常接近，僅在高頻段有所不同。圖2 沖量相同的各種窄脈沖的響應(yīng)波形用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波，正弦半波N等分，看成N個相連的脈沖序列，寬度相等，但幅值不等；用矩形脈沖代替，等幅，不等寬，中點

3、重合，面積（沖量）相等，寬度按正弦規(guī)律變化。 SPWM波形脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形。圖3 用PWM波代替正弦半波要改變等效輸出正弦波幅值，按同一比例改變各脈沖寬度即可。 PWM電流波： 電流型逆變電路進行PWM控制，得到的就是PWM電流波。 PWM波形可等效的各種波形： 直流斬波電路：等效直流波形 SPWM波：等效正弦波形，還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，也基于等效面積原理。2. PWM相關(guān)概念占空比：就是輸出的PWM中，高電平保持的時間 與 該PWM的時鐘周期的時間 之比如，一個PWM的頻率是1000Hz，那么它的時

4、鐘周期就是1ms，就是1000us，如果高電平出現(xiàn)的時間是200us，那么低電平的時間肯定是800us，那么占空比就是200：1000，也就是說PWM的占空比就是1：5。分辨率也就是占空比最小能達到多少，如8位的PWM，理論的分辨率就是1：255(單斜率)， 16位的的PWM理論就是1：65535(單斜率)。頻率就是這樣的，如16位的PWM，它的分辨率達到了1：65535，要達到這個分辨率，T/C就必須從0計數(shù)到65535才能達到，如果計數(shù)從0計到80之后又從0開始計到80.，那么它的分辨率最小就是1：80了，但是，它也快了，也就是說PWM的輸出頻率高了。雙斜率 / 單斜率假設(shè)一個PWM從0計

5、數(shù)到80，之后又從0計數(shù)到80. 這個就是單斜率。假設(shè)一個PWM從0計數(shù)到80，之后是從80計數(shù)到0. 這個就是雙斜率?？梢姡p斜率的計數(shù)時間多了一倍，所以輸出的PWM頻率就慢了一半，但是分辨率卻是1：(80+80) 1：160，就是提高了一倍。假設(shè)PWM是單斜率，設(shè)定最高計數(shù)是80，我們再設(shè)定一個比較值是10，那么T/C從0計數(shù)到10時(這時計數(shù)器還是一直往上計數(shù)，直到計數(shù)到設(shè)定值80)，單片機就會根據(jù)你的設(shè)定，控制某個IO口在這個時候是輸出1還是輸出0還是端口取反，這樣，就是PWM的最基本的原理了。PWM調(diào)速原理在數(shù)控機床的直流伺服系統(tǒng)中,速度調(diào)節(jié)主要通過改變電樞電壓的大小來實現(xiàn).經(jīng)常采用

6、晶閘管相控整流調(diào)速或大功率晶體管脈寬調(diào)制調(diào)速兩種方法,后者簡稱PWM,常見于中小功率系統(tǒng),它采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù),其工作原理是:通過改變接通脈沖的寬度,使直流電機電樞上的電壓的占空比改變,從而改變電樞電壓的平均值,控制電機的轉(zhuǎn)速.PWM調(diào)速系統(tǒng)具有以下特點:1.主電路簡單,所用功率元件少,且工作于開關(guān)狀態(tài),因此電路的導(dǎo)通損耗小,裝置效率比較高;2.開關(guān)頻率高,可避開機床的共振區(qū),工作平穩(wěn);3.采用功率較小的低慣量電機時,具有高的定位速度和精度;4.低速性能好,穩(wěn)速精度高,調(diào)速范圍寬;5.系統(tǒng)頻帶寬,動態(tài)響應(yīng)好,抗干擾能力強.常見的PWM驅(qū)動系統(tǒng)的主電路(功率放大器)結(jié)構(gòu)有:H型和T型,下面介紹

7、雙極式H型PWM驅(qū)動的電路工作原理.圖1-2-2-1圖1-2-2-1中,VD1,VD2,VD3,VD4為續(xù)流二極管,用來保護VT1,VT2,VT3,VT4三極管,圖中Ub1=Ub4=-Ub2=-Ub3.當(dāng)Ub1=Ub4為正時,VT1 和VT4導(dǎo)通, VT2和 VT3截止,UAB的電壓=US;當(dāng)Ub2=Ub3為正時, VT1和 VT4截止,但VT2 和VT3不能立即導(dǎo)通,因為電機的反電勢使AB存在續(xù)流,續(xù)流流經(jīng)VD3和VD2,保護了四個三極管,若續(xù)流在這個過程沒有得到很大衰減,而Ub1=Ub4為正的階段已經(jīng)來臨,則VT2 和VT3沒有導(dǎo)通的時候;若續(xù)流在這個過程得到很大衰減,則VT2 和VT3導(dǎo)

8、通,UAB的電壓=-US.顯然,Ub1=Ub4為正的時間和Ub2=Ub3為正的時間相同時, UAB的平均值=0,電機動態(tài)靜止;Ub1=Ub4為正的時間長于Ub2=Ub3為正的時間時, UAB的平均值0,電機正轉(zhuǎn)UAB的值越大,轉(zhuǎn)速越高;Ub1=Ub4為正的時間短于Ub2=Ub3為正的時間時, UAB的平均值0,電機反轉(zhuǎn),UAB的值越小,轉(zhuǎn)速越高.可見,只要控制Ub1,Ub4,Ub2,Ub3的脈沖寬度,就可控制電機的轉(zhuǎn)向和速度,且可以達到動態(tài)靜止,有利于正反轉(zhuǎn)死區(qū)的消除PWM 直流電機調(diào)速程序參考/*/* L298驅(qū)動直流電機 PWM調(diào)速，控制正反轉(zhuǎn) */*/#include / 頭文件#inc

9、lude / 頭文件#define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit enA=P12; / A相始能端sbit in1=P11; /sbit in2=P10; / 輸入端char zkb=-100; / 設(shè)置占空比，范圍在（-100100）占空比的絕對值越大，速度越大uchar t=0; / 中斷計數(shù)器uchar dianji=0; / 電機速度值 uchar SPACH; / 電機當(dāng)前速度值 /*/* 正反轉(zhuǎn)控制 */*/void motor(char speed) if(speed0) / 不為負數(shù)則正轉(zhuǎn) in1=0; in2=1; if(speed0;j-); /* 主函數(shù) */void main() TMOD=0x02; /設(shè)定T0的工作模式為工作方式2 TH0=0x9B; /裝入定時器的初值TL0=0x9B; EA=1; /開中斷 ET0=1; / 定時器0允許中斷 TR0=1; /啟動定時器0 while(1) motor(zkb); / delay(1000); /延時 /* 中斷服務(wù)子函數(shù)