PWM控制直流電機(jī)

1、PWM調(diào)速原理PWM的原理： PWMPulse Width Modulation控制脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，通過對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)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)用的逆變電路絕大局部是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。 1.PWM控制的根本原理 (1)理論根底： 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(shí)，其效果根本相同。沖量指窄脈沖的面積。效果根本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形根本相同。低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異。 (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

2、環(huán)節(jié)R-L電路上，如圖a所示。其輸出電流I(t)對(duì)不同窄脈沖時(shí)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，但其下降段那么幾乎完全相同。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，那么響應(yīng)I(t)也是周期性的。用傅里葉級(jí)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(gè)正弦半波，正弦半波N等分，看成N個(gè)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(diǎn)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

3、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(jìn)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，其根本原理和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(shí)間 與 該P(yáng)WM的時(shí)鐘周期的時(shí)間 之比如，一個(gè)PWM的頻率是1000Hz，那么它的時(shí)鐘周期就是1ms，就是1000us，如果高電平出現(xiàn)的時(shí)間是2

4、00us，那么低電平的時(shí)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到達(dá)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，它的分辨率到達(dá)了1：65535，要到達(dá)這個(gè)分辨率，T/C就必須從0計(jì)數(shù)到65535才能到達(dá)，如果計(jì)數(shù)從0計(jì)到80之后又從0開始計(jì)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(gè)PWM從0計(jì)數(shù)到80，之后又從0計(jì)數(shù)到80.   這

5、個(gè)就是單斜率。假設(shè)一個(gè)PWM從0計(jì)數(shù)到80，之后是從80計(jì)數(shù)到0.   這個(gè)就是雙斜率?？梢?，雙斜率的計(jì)數(shù)時(shí)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(jì)數(shù)是80，我們?cè)僭O(shè)定一個(gè)比擬值是10，那么T/C從0計(jì)數(shù)到10時(shí)(這時(shí)計(jì)數(shù)器還是一直往上計(jì)數(shù)，直到計(jì)數(shù)到設(shè)定值80)，單片機(jī)就會(huì)根據(jù)你的設(shè)定，控制某個(gè)IO口在這個(gè)時(shí)候是輸出1還是輸出0還是端口取反，這樣，就是PWM的最根本的原理了。  PWM調(diào)速原理在數(shù)控機(jī)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(shí)

6、現(xiàn).經(jīng)常采用晶閘管相控整流調(diào)速或大功率晶體管脈寬調(diào)制調(diào)速兩種方法,后者簡(jiǎn)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(jī)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(jī)的轉(zhuǎn)速.PWM調(diào)速系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):1.主電路簡(jiǎn)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,裝置效率比擬高;2.開關(guān)頻率高,可避開機(jī)床的共振區(qū),工作平穩(wěn);3.采用功率較小的低慣量電機(jī)時(shí),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(dòng)態(tài)響應(yīng)好,抗干擾能力強(qiáng).常見的PW

7、M驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主電路(功率放大器)結(jié)構(gòu)有:H型和T型,下面介紹雙極式H型PWM驅(qū)動(dòng)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(hù)VT1,VT2,VT3,VT4三極管,圖中Ub1=Ub4=-Ub2=-Ub3.當(dāng)Ub1=Ub4為正時(shí),VT1 和VT4導(dǎo)通, VT2和 VT3截止,UAB的電壓=US;當(dāng)Ub2=Ub3為正時(shí), VT1和 VT4截止,但VT2 和VT3不能立即導(dǎo)通,因?yàn)殡姍C(jī)的反電勢(shì)使AB存在續(xù)流,續(xù)流流經(jīng)VD3和VD2,保護(hù)了四個(gè)三極管,假設(shè)續(xù)流在這個(gè)過程沒有得到很大衰減,而Ub1=Ub4為正的階段已經(jīng)來臨,那么VT2 和VT3沒

8、有導(dǎo)通的時(shí)候;假設(shè)續(xù)流在這個(gè)過程得到很大衰減,那么VT2 和VT3導(dǎo)通,UAB的電壓=-US.顯然,Ub1=Ub4為正的時(shí)間和Ub2=Ub3為正的時(shí)間相同時(shí), UAB的平均值=0,電機(jī)動(dòng)態(tài)靜止;Ub1=Ub4為正的時(shí)間長(zhǎng)于Ub2=Ub3為正的時(shí)間時(shí), UAB的平均值>0,電機(jī)正轉(zhuǎn)UAB的值越大,轉(zhuǎn)速越高;Ub1=Ub4為正的時(shí)間短于Ub2=Ub3為正的時(shí)間時(shí), UAB的平均值<0,電機(jī)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(jī)的轉(zhuǎn)向和速度,且可以到達(dá)動(dòng)態(tài)靜止,有利于正反轉(zhuǎn)死區(qū)的消除PWM 直流電機(jī)調(diào)速程序參考/*/* L29

9、8驅(qū)動(dòng)直流電機(jī) PWM調(diào)速，控制正反轉(zhuǎn) */*/#include<reg51.h> / 頭文件#include<math.h> / 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(duì)值越大，速度越大uchar t=0; / 中斷計(jì)數(shù)器uchar dianji=0; / 電機(jī)速度值 uchar SPACH; / 電機(jī)當(dāng)前速度

10、值 /*/* 正反轉(zhuǎn)控制 */*/void motor(char speed) if(speed<=100) dianji=abs(speed);/ 取speed的絕對(duì)值if(speed>0) / 不為負(fù)數(shù)那么正轉(zhuǎn) in1=0; in2=1; if(speed<0) / 否者反轉(zhuǎn)in1=1;in2=0; /* 延時(shí)函數(shù) */void delay(uint j) for(j;j>0;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(shí)器的初值TL0=0x9B; EA=1; /開中斷 ET0=1; / 定時(shí)器0允許中斷 TR0=1; /啟動(dòng)定時(shí)器0 while(1) motor(zkb); / delay(1000); /延時(shí) /* 中斷效勞子函數(shù) *Void timer0() in