《毕业设计：PWM变频调速多电机同步传动系统控制系统》

毕业设计：PWM变频调速多电机同步传动系统控制系统 PWM变频调速多电机同步传动系统控制系统 摘要： 本设计给出了一种用PWM变频调速控制系统，用来控制多台普通三相交流异步电机。该控制系统用8031单片机最小系统，以及HEF4752大规模继承芯片来实现，产生的控制信号用来控制逆变元件的开关，从而产生可以调整的PWM信号来控制交流电机，完成对多台电机实现同步传动的控制，它既可以统一控制，又能微调各个电机。该系统具有工作可靠，调节范围宽，控制精度高，同步效果好的特点，本文给出了它的硬件组成电路以及控制程序的流程软件设计。 关键词： PWM 变频调速 控制多台电机 Multi-motor synchronous PWM inverter driving system control system Abstract: This introduced a PWM frequency control system which can be used to regular the speed of some electrical electromotor. This system used MCS-51 SCM and HEF4752 PWM chip which can make control signal to control the system. And the PWM signal produced by them can control whether the switch is open or close in this way, the PWM signal feed to the electromotor can be produced .Moreover the signal can be controlled. The system can control both single electromotor or several electromotor. The strongpoint of the system is that: reliable, wide control, high-precision. This article gives the composition of its hardware and circuit design software flow control procedures. Key Word: PWM Frequency conversion modulates velocity The multi-motor synchronization 目录 第一章 系统综述1 第二章 PWM变频调速系统4 第一节变频调速的基本知识4 第二节PWM原理5 第三节 PWM变频调速主电路6 1变频器的分类6 2 GRT驱动电路9 第三章 数字控制系统10 第一节HEF4752的电路功能10 第二节8031单片机最小系统14 1 8031最小系统15 2 8031最小系统控制HEF4752芯片16 第三节 测速电路19 第四节 系统的工作过程22 第四章 系统的抗干扰及保护23 第一节系统的抗干扰23 第二节 保护电路26 第五章 软件的设计26 第一节程序流程图26 第二节 地址空间分布表31 程序清单32 第六章 英文文献翻译45 结束语49 参考文献50 附录：英文原文50 第一章 系统综述 在纺织工业中的印花，染色，纺织，整理联合机，通常采用多台直流电机或者交流电动机传动。使用交流电机控制系统有许多优点，其不存在直流电机控制系统维护困难和难以实现高速驱动等缺点。其突出的特点是：电机制造成本低，结构简单，容易维护，可以实现高压大功率以及高速驱动，适宜在恶劣环境下工作，系统成本很低，并能获得和直流电动机控制系统相媲美或者是更好的控制性能。 新型电力电子器件和脉宽调治（PWM）控制技术的出现，为提高交流调速的性能以及功能指标，缩小体积，提高竞争能力提供了有力的条件。 用数字控制系统来控制PWM波的形成，是自动控制理论和计算机技术相结合的产物，通常具有精度高，速度快，存储容量大和有逻辑判断的功能，因此可以实现高级复杂的控制方法，获得快速精密的控制效果，其控制系统与以往的控制系统相比较有很多优点：亲，由于某些原因，没有上传完整的毕业设计（完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸CAD/PROE、中英文文献及翻译等），此文档也稍微删除了一部分内容（目录及某些关键内容）如需要的朋友，请联系我的Q&Q:2215891151，数万篇现成设计及另有的高端团队绝对可满足您的需要 精心设计的微机控制系统能显著地降低控制器件的成本，同时还具有体积小，重量轻，能耗少等其他的优点。VLSI使得线路连接减少到最少，其平均无故障时间大大长于分立元件电路。同时，数字电路中不存在温飘的问题，可以保证运算的精度。 因此对于多台电动机同步传动的实现，采用单片机控制的PWM变频调速系统。该系统采用MCS-51单片机和专用PWM大规模集成芯片HEF4752为核心，通过该控制系统，产生PWM调制波控制逆变元件的开关断时间以实现交流电机的调速。该系统既能实现对单独一台电动机的控制，也能实现对多台电机的同步控制，使其特性一致。 采用单片机控制的PWM变频调速多电机同步传动示意图如图一所示。 图一 多电机同步传动示意图 1-拖引锟 2-异步电动机 3-光电传感器 4-减速箱 5-变频器 6-单片机最小系统以接口电路 7-驱动器 8-检测装置 每一台电机处设置一个与转速成正比的脉冲发生器，输出频率分别为f1,f2fn 。由测速电路把对应的f1,f2的转速存入计算机。首先对主令机进行转速闭环控制。再对从动机进行调整。只要 n=n1-n2存在。那么就对从动机进行调整。当n=0时系统同步运行。 联合机构有统一给定电位器给出信号。单个单元的给定分别由比率电位器设定，经0809由单片机控制。这样既能统一控制，又能微调各台单机，使得各单机特性基本一致，运行中的速度差异，由同步检测环节进行调整。 变频调速系统一般由变频器，电动机，控制器组成，其结构框图如图二所示： 、 图二 系统结构框图 通常由变频器主电路给异步电动机提供调压调频电源。由此电源输出的电压或电流以及频率由控制电路来给出。由速度检测器以及速度检测电路将速度反馈信号输入给运算电路。同时整个系统还应该包含保护电路，用来防止变频器主电路的过压过流，同时还应当保护异步电机的调速系统。 第二章 PWM变频调速系统 变频调速的基本知识 机电传动速度连续控制是指在一定的控制下，工作机构能够实现任意连续的速度变化，即无极调速。交流异步电机结构简单，价格低廉，运行可靠，在机电传动中得到了广泛的应用。异步电动机采用变频调速方法后，调速范围广，系统效率高。 在负载不变时，异步电动机器转速为 n=n(1-s)=60f(1-s)/p 可见，异步电动机的调速方法有改变f,p,s三种 基频（额定频率fN）以下调速 在基频率以下调速时，需要调节电源电压，否则电动机将不能正常运行。原因是三相异步电机正常运行时，定子阻抗压降很小。当频率降低时，如果电压不变，将使磁通增大，电动机磁路饱和，励磁电流急剧增加，因此电动机将无法正常运行，为了防止磁路饱和，就应当 U/f=常数 上式表明，在基频率以下变频率调速时，要实现恒磁通调速度，应使电压和频率按比例地配合调节。 基频（额定频率fN）以上调速 在基频以上调速时，也按比例升高电压是很困难的。因此只好保持电压不变，这相当于支流电动机的弱磁调速。 把基频以下和基频以上两种情况结合起来， 可得知异步电机变频调速控制特性。如果电动机能在温升允许条件下长期运行，这时转矩基本上随磁通变化。所以在基频以下属于恒转矩调速，在基频以上属于恒功率调速。 变频器可以分为以下几种： （1）交-直-交电压型变频器 先把频率固定的交流电整流成直流电，再把支流电逆变成频率可调的三相交流电。其按中间滤波环节的储能元件不同，分有电压型和电流型两种。其在频率的调节范围，以及改善变频后电动机的特性等方面，都具有明显的优势。所以本设计采用这一种。 (2) 交-交型变频电动机调速 交-交变频器由正反并联的晶闸管整流电路组成，正半周由正组成整流器供电，负半周由负组整流器供电。其主要优点是没有中间环节，故变换效率高，故它主要用于容量较大的低速拖动系统中。 PWM原理 正弦波脉宽调制就是用一系列宽度可变的矩形波脉冲来等效正弦波，等效果条件是对应时间间隔内两种波形所包含的面积相等。如图三所示： 图三：PWM原理示意图 PWM波的产生方法： 把正弦电压的半波N等分，每一个等分点的中点与对应的矩形脉冲中点相重合，每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积与对应的矩形脉冲面积相等。这样，在半波内，N个等幅，等距，不等宽的矩形脉冲串即逆变器输出波。我们用它加在异步电动机上代替传统的正弦电压波形，只要N足够大，这样的代替引起的误差很小，而我们可以方便有效地控制输出波的矩形脉冲宽度和频率，也就是控制输出波的正弦基波电压的大小和频率，从而达到控制异步电动机