1、1电力拖动与运动控制系统课程设计姓名学号专业电气工程及其自动化专题双闭环直流调速系统的设计指导教师设计地点2013年5月课程设计任务书专业年级学号学生姓名任务下达日期2013年5月17日2设计日期2013年5月18日至2012年5月31日设计专题题目双闭环直流调速系统的设计设计主要内容和要求直流调速系统凭借其优良的调速性能在现场中得到了广泛使用，虽然交流电机得到了越来越多的使用，但直流调速系统的理论完全适用于交流电机调速系统的设计。针对附录中提供的直流电机参数，进行直流电机调速系统的设计。要求该直流调速系统调速范围宽、起制动性能好、可四象限运行，具体设计内容如下。1绪论电机自动控制系统广泛应用
2、于机械，钢铁，矿山，冶金，化工，石油，纺织，等行业。这些行业中绝大部分生产机械都采用电动机做原动机。有效地控制电机，提高其运行性能，对国民经济具有十分重要的现实意义。20世纪90年代前地大约50年的时间里，直流电动机几乎是唯一的一种能实现高性能拖动控制的电动机，直流电动机的定子磁场和转子磁场互相独立并且正交，为控制提供了便捷的方式，使得电动机具有优良的启动，制动和调速性能。尽管近年来直流电动机不断受到交流电动机及其他电动机的挑战，但至今直流电动机仍然是大多数变速运动控制和闭环位置伺候控制首选。因为它具有良好的线性特征，优异的控制性能，高效率等优点。直流调速仍然是目前最可靠，精度最高的调速方法。
3、本次设计的主要任务就是应用自动控制理论和工程设计的方法对直流调速系统进行设计和控制，设计出能够达到性能指标要求的电力拖动系统的调节器。并应用MATLAB软件对设计的系统进行仿真和校正以达到满足控制指标的目的。2直流调速系统的主电路设计1根据提供的直流电动机参数，选择相应的主电路形式，主电路主要采用两种形式基于H桥的脉宽直流调速系统、晶闸管电动机直流调速系统；2根据附录中所提供的直流电机参数和选择的主电路形式，对主电路中的功3率器件进行型号选择，并要求给出选择依据；3根据选择的主电路器件，设计晶闸管触发电路，全控型器件IGBT驱动电路的原理图，并对驱动电路的原理简要说明；4根据系统控制要求，选择
4、相应的电压、电流和温度等传感器，要求给出具体型号；5要求在主回路设计中需给出相应的保护及缓冲电路。3直流调速系统的控制理论1给出双闭环直流调速系统的动态结构框图；2根据直流电动机和主回路参数，确定动态结构框图的具体参数；3运用工程化设计方法对直流调速系统的调节器进行参数设计，要求必须给出限幅的具体参数及依据；4根据设计的PI调节器参数，要求给出带有内外限幅的PI调节器的模拟量电路图；5给出直流调速系统的完整结构框图。4双闭环直流调速系统的MATLAB仿真1根据上述双闭环直流调速系统的动态结构框图，建立MATLAB仿真模型，并对调节器参数设计的合理性进行验证；2运用MATLAB/SIMULINK
5、下的电机模型，建立基于电机模型的仿真模型，并对调节器的参数作出调整。5数字控制器的设计1硬件设计根据所选数字处理器，进行相应硬件电路的设计，要求包括PWM输出、AD采样及信号处理电路、编码器接口等；2软件设计给出双闭环直流调速系统的整体控制流程图，并给出增量式PI调节器、数字测速的程序流程框图。4指导教师签字日期5摘要直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。该系统中设置了电流检测环节、电流调节器以及转速检测环节、转速调节器，构成了电流环和转速环，前者通过电流元件的反
6、馈作用稳定电流，后者通过转速检测元件的反馈作用保持转速稳定，最终消除转速偏差，从而使系统达到调节电流和转速的目的。该系统起动时，转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节起动电流保持最大值，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速给定电压的变化而变化，电流内环跟随转速外环调节电机的电枢电流以平衡负载电流。并通过MATLAB进行系统的数学建模和系统仿真，分析双闭环直流调速系统的特性。关键词双闭环，晶闸管，转速调节器，电流调节器6目录1双闭环直流调速系统总体方案811直流调速产品（西门子6RA70）调查分析8111产品特点8112主电路特点9113工业
7、领域中的应用9114特殊应用912双闭环直流调速系统主路1113数字处理器112直流调速系统的主电路设计1321双闭环直流调速系统的组成与原理1322可控整流变压器的选择及计算1423晶闸管器件的选择与计算15231晶闸管选择及计算15232晶闸管的保护1624触发电路选择与校验1625驱动电路原理1726反馈和保护电路183直流调速系统的控制理论2031电流调节器设计20311确定时间常数20312选择电流调节器结构21313计算电流调节器参数21314校验近似条件21315计算调节器电阻和电容22732转速调节器设计22321确定时间常数22322选择电流调节器结构23323计算转速调节器
8、参数23324检验近似条件23325计算调节器电阻和电容24326校核转速超调量244双闭环直流调速系统的仿真255数字控制器的设计2851系统硬件结构2852单元电路设计28521键盘电路2853液晶显示电路2954速度检测电路3055A/D转换电路3156PWM波形的产生31561PDC定时器31562PCM定时器3157整流电路32571电动机参数3258系统软件设计33参考文献35附录136附录2错误未定义书签。81双闭环直流调速系统总体方案11直流调速产品（西门子6RA70）调查分析111产品特点1单台装置输出额定电枢电流15A3000A，额定励磁电流3A85A。装置并联后输出额定电
9、枢电流可达12000A。2输入电压分为6个等级400V/460V/575V/690V/830V/950V。3强大的通讯能力。有SIMOLINK高速直接的装置装置通讯，还可支持PROFIBUS、CANBUS、DEVICENET、USS协议等。94所有工艺板，通讯板及OP1S操作面板都可与新一代的SIMOVERTMASTERDRIVES矢量控制交流调速产品通用。112主电路特点1单象限工作装置的功率部分为三相全控桥。2四象限工作装置的功率部分为两个反并联的三相全控桥。3励磁回路采用三相半控桥。4功率部分为151200A为绝缘式SCR模块，1500A的电枢回路采用平板式晶闸管。散热器是带的。5额定电
10、流125A自然风冷额定电流210A强迫风冷。113工业领域中的应用印刷机的主传动，橡胶和塑料工业，起重机械中的移动和提升机构的传动，电梯和索道传动，在钢铁工业中轧机传动，在钢铁工，中剪床驱动装置，在钢铁工业中横剪，飞剪驱动装置拉膜，造纸，制线行业的卷取传动，造纸工业，水泥行业，在钢铁工业中横剪，飞剪驱动装置，用于电机，涡轮机或减速机试验台，其它工业领域114特殊应用给直流母线供电,给大电感负载供电例如发电机励磁，起重机磁铁,电池充电,电解应用,给大功率PWM变频器系统提供直流电压10图1系统控制框图图2USS通信协议是西门子公司制定的一种通信协议，也可用于非西门子系统，11例如PC上进行编程处
11、理，或使用任意主站连接。传动装置在运行时作为一个主站的从站。通过使用从站编码选取传动装置。可以通过USS通信协议进行下列数据交换用于参数读写的PKW参数识别值数据组PZD数据组过程数据如，控制字，给定值，状态字，实际值。发送的数据组实际值通过输入的连接器号在参数中找出，接收的数据组给定值以连接器号表示，在任意一个结合点都有效。12双闭环直流调速系统主路该方案主要由给定环节、ASR、ACR、触发器和整流装置环节、速度检测环节以及电流检测环节组成。为了使转速负反馈和电流负反馈分别起作用，系统设置了电流调节器ACR和转速调节器ASR。电流调节器ACR和电流检测反馈回路构成了电流环；转速调节器ASR和
12、转速检测反馈回路构成转速环，称为双闭环调速系统。因转速换包围电流环，故称电流环为内环，转速环为外环。在电路中，ASR和ACR串联，即把ASR的输出当做ACR的输入，再由ACR得输出去控制晶闸管整流器的触发器。为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用具有输入输出限幅功能的PI调节器，且转速和电流都采用负反馈闭环。转速调节器ASR的输出限幅电压IMU决定了电流给定电压的最大值，电流调节器ACR的输出限幅电压CMU限制了电力电子变换器的最大输出电压DMU。该方案的原理框图如图3所示。图3双闭环直流调速系统原理框13数字处理器12随着电力电子技术的提高，以高性能微处理器为核心的数字化
13、变频调速系统，以其调速范围宽、效率高、动态性能好等特点，越来越广泛地应用在交流调速领域。数字信号处理器（DSP）作为高速专用的微处理器，运算功能强大，数据传输速度快，在数字控制领域应用广泛。常用的数字处理器有美国TI公司的高性能16位DSPTMS320LF2407，美国TI公司的高性能数字信号处理器TMS320F2812等数字处理器，本设计所选用的是DSPTMS320LF2407，DSPTMS320LF2407是专门为电机控制设计的，它内部自带了PWM输出单元，易于编程实现三相空间互差120O的SPWM波形，特别适合三相电机的高性能控制。它处理速度很快，并且片内集成了丰富的外设，极大地减少了系
14、统设计的元器件数量，提高了系统的控制精度。132直流调速系统的主电路设计21双闭环直流调速系统的组成与原理图4双闭环直流调速系统的原理图电动机在启动阶段,电动机的实际转速电压低于给定值,速度调节器的输入端存在一个偏差信号,经放大后输出的电压保持为限幅值,速度调节器工作在开环状态,速度调节器的输出电压作为电流给定值送入电流调节器,此时则以最大电流给定值使电流调节器输出移相信号,直流电压迅速上升,电流也随即增大直到等于最大给定值,电动机以最大电流恒流加速启动。电动机的最大电流堵转电流可以通过整定速度调节器的输出限幅值来改变。在电动机转速上升到给定转速后,速度调节器输入端的偏差信号减小到近于零,速度
15、调节器和电流调节器退出饱和状态,闭环调节开始起作用。对负载引起的转速波动,速度调节器输入端产生的偏差信号将随时通过速度调节器、电流调节器来修正触发器的移相电压,使整流桥输出的直流电压相应变化,从而校正和补偿电动机的转速偏差。另外电流调节器的小时间常数,还能够对因电网波动引起的电动机电枢电流的变化进行快速调节,可以在电动机转速还未来得及发生改变时,迅速使电流恢复到原来值,从而使速度更好地稳定于某一转速下运行。1422可控整流变压器的选择及计算作为整流装置电源用的变压器称为整流变压器。一般的变压器有整流跟变压两项功能,其中整流是把交流变直流。整流的过程中,采用三相桥式全控整流电路。三相桥式全控整流
16、电路原理图如下图5三相桥式全控整流电路原理图可控整流的原理当晶闸管的阳极和阴极之间承正向电压并且门极加触发信号晶闸管导通，并且去掉门极的触发信号晶闸管依然维持导通。当晶闸管的阳极和阴极之间承受反向电压并且门极不管加不加触发信号晶闸管关断。可控整流变压器的参数计算选择一台主变压器计算如下一次绕组为022KV二次绕组为0232KV由直流发电机额定数据得PN18KWP30PN18KW查附录表1得实验室小型电热设备的COS10TAN0Q30P30TAN1800KVAS30P30COS181018KVA只装一台主变压器应全部满足用电设备总计算负荷S30的需要即STSNTS30选择SNT20KVA所以所选
17、变压器的型号为S920/038型。1523晶闸管器件的选择与计算231晶闸管选择及计算晶闸管导通的条件受正向阳极电压，同时受正向门极电压，一旦导通后，门极信号去掉后晶闸管仍导通。晶闸管维持导通的条件继续受正向阳极电压，同时流过晶闸管的电流大于它的维持电流。晶闸管关断条件必须去掉阳极所加的正向电压，或者给阳极施加一反电压，或者设法使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。晶闸管参数计算如下UDCENIDR020951000940452482VU2UD/2342482/23410607VID0UDO/R30553/5235515AIVTID0/31/21833AIVTAVIVT/1571167
18、AURM61/2U26174V可选用的晶闸管为KP58型型号TYPE通态平均电流IT（AV）A正向电流有效值IFAVA通态峰值电压VTM正反向重复峰值电压VRRMV正反向重复峰值电流IRRMMA触发电流IGTMA触发电压VGTV维持电流IHMA断态电压临界上升率DV/DTV/S通态电流临界上升率DI/DTA/S工作结温TJ结壳热阻PJC/W外型OUTLINE推荐散热器KP558220020008054525545500/402530B1SZ1316A20232晶闸管的保护晶闸管的保护电路，大致可以分为两种情况一种是在适当的地方安装保护器件，例如，RC阻容吸收回路、限流电感、快速熔断器、压敏电阻
19、或硒堆等。再一种则是采用电子保护电路，检测设备的输出电压或输入电流，当输出电压或输入电流超过允许值时，借助整流触发控制系统使整流桥短时内工作于有源逆变工作状态，从而抑制过电压或过电流的数值。（1）晶闸管的过流保护晶闸管设备产生过电流的原因可以分为两类一类是由于整流电路内部原因；另一类则是整流桥负载外电路发生短路而引起的过电流，另外，如整流变压器中心点接地，当逆变负载回路接触大地时，也会发生整流桥相对地短路。1对于第一类过流，即整流桥内部原因引起的过流，以及逆变器负载回路接地时，可以采用第一种保护措施，最常见的就是接入快速熔短器的方式。2、对于第二类过流，即整流桥负载外电路发生短路而引起的过电流
20、，则应当采用电子电路进行保护。（2）晶闸管的过压保护晶闸管设备在运行过程中，会受到由交流供电电网进入的操作过电压和雷击过电压的侵袭。同时，设备自身运行中以及非正常运行中也有过电压出现。1过电压保护的第一种方法是并接RC阻容吸收回路，以及用压敏电阻或硒堆等非线性元件加以抑制。2过电压保护的第二种方法是采用电子电路进行保护。24触发电路选择与校验触发脉冲的放大和输出环节中，晶闸管触发电路应满足下列要求（1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通，三相全控桥式电路应采用宽于60或采用相隔60的双窄脉冲。（2）触发脉冲应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅17度应增大为器件最大触发电流35倍，脉冲前
21、沿的陡度也需增加，一般需达12AUS。（3）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极的伏安特性的可靠触发区域之内。4）应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。理想的触发脉冲电流波形和触发电路如图123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE17MAY2008SHEETOFFILEFPROTEL99YLLMYDESIGN1DDBDRAWNBYR2R4R3R1TMVD1VD2VD3V1V2E1E2图6触发电流波形图7触发电路25驱动电路原理晶闸管整流电路是通过控制触发角的大小，即控制触发脉冲的起始相位来控制输
22、出电压的大小。为保证整流电路的正常工作，应确保触发角的大小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。为简化设计过程，在本设计中采用集成触发器TC787作为晶闸管触发电路主要元器件。TC787具有功耗小、功能强、输入阻抗高、抗干扰性能好、移相范围宽、外接元件少等优点，而且装调简便，使用可靠。只需一片芯片即可完成三相桥式晶闸管驱动工作。驱动控制原理图如图8所示。18图8驱动控制原理图26反馈和保护电路电流反馈与过流保护电路的主要功能是检测主电源输出的电流超过某一设定值时发出过流信号切断控制屁输出主电源。电流反馈与过流保护电路的设计思想是利用电流互感器从电机主电路中获取主电路中电流的参数并反馈
23、到电流调节电路当中，使电路拥有电流反馈和过流保护的作用。电流反馈与过流保护电路如图所示图9电流反馈与过流保护电路19RP7的滑动抽头端输出作为电流反馈信号，从IF端输出到电流调节器，反馈系数从RP7中进行调节。而过流动作电流的大小设定由RP8的滑动触头位置决定。该电路当中设有过流复位电流，当系统过流后能手动进行复位或让系统通过一段时间后自动复位，当系统过流后能启动报警装置，进行报警系统调试。203直流调速系统的控制理论双闭环直流调速系统的动态结构框图如图10所示。图中SWASR和SWACR分别表示转速调节器和电流调节器的传递函数。图10双闭环直流系统动态结构图RVNUNMMIN/0502001
24、0MAXRVIUNIMMIN/3517321031电流调节器设计311确定时间常数1整流装置滞后时间常数TS。按表12，三相桥式电路的平均失控时间TS00017S。2电流滤波时间常数TOI。三相桥式电路每个波头的时间是33MS,为了基本滤平波头，应有（12）TOI333MS,因此取TOI2MS0002S。3电流环小时间常数之TI近似处理，取TITSTOI00037S。4电枢回路电磁时间常数TLTLL/R00297SUNUCTIDLNUD0UNUIUIWASRSWACRSKS_TSS11/RTS1RTMSUIID1/CED00DD1/CE215）电力拖动系统时间常数TM由实验测得TM0427S3
25、12选择电流调节器结构根据设计要求5，并保证稳态电流无差，可按典型I型系统设计电流调节器。电流环控制对象是双惯性型的，因此可用PI型电流调节器，其传递函数为WSKIIS1/IS。检查对电源电压的抗干扰性能TL/TI00297S/00037S802,参照书中表23的典型型系统动态抗扰性能，各项指标都是可以接受的。313计算电流调节器参数电流调节器超前时间常数ITL00297S。电流环开环增益要求I5时,查表得KITI05,因此KI05/00037S1351S1于是，ACR的比例系数为KIKIIR/KS135100297045/12256060143314校验近似条件电流环截止频率WCIKI135
26、1S1晶闸管整流装置传递函数近似条件1/3TS1/300017S1916S1WCI满足近似条件。2）忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件31/TMTL31/0427S00297S2663S1WCI满足近似条件。电流环小时间常数近似处理条件221/31/TSTOI1/31/0001700021808S1WCI满足近似条件。315计算调节器电阻和电容所用运算放大器取R040K，各电阻和电容值为RIKIR0014340572KCII/RI00297/04566FCOI4TOI/R040002/4002F图1132转速调节器设计321确定时间常数1）电流环等效时间常数1/KI已知KITI05，则23
27、1/KI2TI200037S00074S2）转速时间常数TON。根据所用测速发电机纹波情况，取TON001S3）转速小时间常数TN。按小时间常数近似处理，取TN1/KITON00174S322选择电流调节器结构由于设计要求无静差,故选用PI型电流调节器，其传递函数为WSKIIS1/IS。323计算转速调节器参数按跟随和抗扰性能都较好的原则，取H5，则ASR的超前时间常数为NHTN500174S0087S转速开环增益KNH1/2H2TN26/252001743964S2ASR的比例系数为KNH1CETM/2HRTN66060155004/2500062552300174396324检验近似条件转
28、速环截止频率为WCNKN/W1KNN39640087345S11电流环传递函数简化条件为（KI/TI）/3（1351/00037）/3637S1WCN2）转速环小时间常数近似处理条件为（KI/TON）/3（1351/001）/3387S1WCN24325计算调节器电阻和电容取R040K，各电阻和电容值为RNKNR0396401584KCNN/RN0087/1584103549103FCON4TON/R04001/401031F326校核转速超调量N2CMAX/CBZNN/NTN/TM2812150508523/0155/160000174/004119215能满足设计要求。转速调节器具有将输入
29、的给定信号与反馈信号进行加,减,比例,积分,违反等一些运算的功能,使其输出量能根据输入的信号按照某种预定的规律变化。上图为转速调节器电路图。图12254双闭环直流调速系统的仿真图13双闭环直流调速系统实验原理图WASRWACR1STKSS11STRLSTRMEC126图14双闭环直流调速系统的仿真模型对双闭环可逆PWM直流调速系统进行实验验证。从键盘给系统输入给定的转速值,通过系统调节和控制,对电机实际转速进行测量,将实际测得的转速显示在LED显示器上。稳态时,比较给定值和实测值,结果如表51所示。表51实验结果表设定值（转/分）20050010001500020002500300035002
30、7测量值（转/分）18248799315061996249830023499利用MATLAB软件得仿真结果如图15所示图15双闭环可逆直流脉宽调速系统仿真结果285数字控制器的设计51系统硬件结构本系统所要设计的是单片机控制的直流调速，同时还具有液晶显示和人机接口功能。该系统由数据采集模块、计算处理、功率驱动、触发整流、键盘、LCD显示以及单片机和直流电动机等组成，如图1所示。52单元电路设计521键盘电路在一般的单片机应用系统中，为了控制其运行状态，需要向系统输入一些命令或数据，因此本系统中设有键盘。这些功能键或组合控制键都是以开关状态来设置控制功能或输入数据。如图2所示,本系统采用的是独立
31、式按键。具体的功能如下S3为确定键；当速度给定值输入后，按下S3表示确认；S4为速度位数切换键；S5和S6分别是加减键；数字在0到9内变化，每按一次增加或减少1；S7为显示当29前速度值；S8为电机停车键。53液晶显示电路显示器主要用来显示速度给定值和当前速度反馈值，该显示器具体使用芯片1602。因为要显示英语字母、数字和特殊符号时，采用LCD显示是一种简便节电的手段。LCD由LCD显示器，LCD驱动器和LCD控制器组成。图3为点阵式液晶显示器1602与单片机2413的接口图。其中RS是寄存器选择，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。R/W为读写选择，高电平为读操作，低电平为写操作
32、。当RS和R/W同为低电平时可以写入指令或显示地址，当RS为高电平，R/W为低电平时可以写入数据。E为使能信号，当E端由高电平跳变低电平时，液晶模块执行相应命令。DB0至DB7为数据总线，分别和2413的IOC1015引脚相连。3054速度检测电路转速的测量方法很多，由于转速是以单位时间内的转速来衡量的，因此采用霍尔元件测量转速是较为常用的一种测量方法。霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片，设其长为L、宽为B、厚度为D。若在垂直于薄片平面方向即沿厚度D的方向施加外磁场，在沿长L为的方向的两个端面加以外电场，则其内部会有一定的电流经过。由于电子在磁场中运动，所以将受到一个洛仑磁力，其大小为F1Q
33、VB式中F1为洛仑兹力；Q为载流子电荷；V为载流子运动速度；B为磁感应强度。由于受洛仑兹力，电子的运动轨迹将发生偏移，在霍尔元器件薄片的两个侧面分别产生电子积聚或电核过剩，形成霍尔电场。在霍尔元器件两个侧面间形成的电位差称为霍尔电压，其大小为UHRHIB/D式中RH为霍尔常数；I为控制电流。当电磁感应强度反向时，霍尔电动势也反向。若控制电流保持不变，则霍尔感应电压将随外界磁场强度而变化。根据这一原理，可以将一块永久磁钢固定在电动机转轴上转盘的边沿，转盘随被测轴旋转,磁钢也将跟着同步旋转。在转盘附近安装一个霍尔元件，转盘随轴旋转时，霍尔元件受到磁钢所产生的磁场影响，故可输出脉冲信号，其频率和转速
34、成正比。测出霍尔元件输出脉冲的周期或频率即可计算出转速。3155A/D转换电路SPMC75X系列微控制器内嵌一个100KSPS转换速率的高性能10位通用ADC模块，采用SAR（逐次逼近）结构。它与IOA70复用引脚作为输入通道，最多能提供8路模拟输入能力。同时，ADC模块有多种工作模式可选，它的转换触发信号可以是软件产生也可以通过来自外部（IOA15）、PDC位置侦测、MCP等定时器的信号。利用此ADC模块，可以同电机驱动定时器联合动作，实现电机驱动过程中电参量的同步测量，满足电机驱动的需要。此外，ADC模块也可以实现一些普通的模拟测量动作，如电压测量、温度信号测量、低频信号的采集等。SPMC
35、75X系列微控制器内嵌的ADC模块共有4个控制寄存器。通过这4个控制寄存器可以完成ADC模块所有功能的控制。56PWM波形的产生561PDC定时器SPMC75X系列微控制器提供了两个PDCPHASEDETECTIONCONTROL定时器，PDC定时器0和PDC定时器1，用于捕获功能和产生PWM波形输出，同时具有侦测无刷直流电机位置改变的特性。PDC定时器能够处理总计6路每个定时器3路捕获或霍尔信号输入。PDC定时器非常适用于机械速度的计算。562PCM定时器SPMC75X系列微控制器提供了两个MCPMOTORCONTROLPWM定时器，定时器323和定时器4。MCP定时器有两套独立的三相六路P
36、WM波形输出。MCP定时器3与PDC定时器0联合，MCP定时器4与PDC定时器1联合能完成直流电机和交流感应电机应用中的速度反馈环控制。MCP模块有总计12路定时器输出用作电机控制操作。以MCP3定时器为例，霍尔位置传感器产生的信号传入IOB810,通过程序处理后，由IOB05产生三相六路PWM波控制全控器件的导通。57整流电路整流电路采用6个电力MOSFET管、平波电抗器组成。电力MOSFET管是用栅极电压来控制漏极电流，因此它的第一显著特点是驱动电路简单，需要的驱动功率小。其第二个显著特点是开关速度快，工作频率高。571电动机参数电动机为一台容量为185W的直流电动机，其主要技术参数如下P
37、N185W，UN220V，IN12A，N1600R/MIN，UFN220V，IFN013A。572平波电抗器的计算为了保证稳定运行时电流波形的连续，在电枢回路中设置了平波电抗器。电动机电枢电感LDKDUN2PNNIN1022023160012MH19097MH式中P电动机磁极对数；KD计算系数。对一般无补偿电动机KD取812，这里取KD10。平波电抗器的电感量一般按低速轻载时保证电流连续的条件来选择。通常首先利用最小电流IDMIN计算所需的总电感量，减去电枢电感，即得平波电抗器应有的电感量。对于三相桥式LM0693U2IDMIN33一般取IDMIN为电动机额定电流的510，故平波电抗器电感量L
38、LMLD7768919027MH58662MH单片机2413的引脚IOB05通过光电隔离装置与整流电路6个电力MOSFET管的栅极相连。整流电路58系统软件设计本系统软件由C语言编写而成，采用模块化结构设计，主要由采集模块、键盘模块、计算处理模块、显示模块、PWM输出模块组成。在编写程序时用到了很多的单片机指令，通过结合设置相关的寄存器、定时器和串行口等，完成程序的编写。主程序在系统初始化（初始化时钟、中断、变量等）之后，等待按键输入。当有键按下后，调用对应的子程序，完成特定的功能。其流程如图6所示。3435参考文献1阮毅，陈维钧运动控制系统清华大学出版社，20022陈伯时电力拖动自动控制系统（第2版）机械工业出版，19913陈伯时双闭环调速系统的工业设计（讲座）冶金自动化1983（1）4陈伯时，电力拖动及自动控制系统，机械工业出版社，2001。5王兆安，黄俊电力电子技术北京机械工业出版社，20006李友善自动控制原理北京机械工业出版社，19817陈治明电力电子器件北京机械工业出版社，199236附录1电气原理总图
