电力电子课程设计报告直流电机驱动

专业：自动化(自动化)___________ 学号:保密 学生姓名：保密 直流电机的脉宽调速驱动电源的设计一、引言直流电动机是最早出现的电动机，也是最早能实现调速的电动机。长期以来，直流电动机一直占据着调速控制的统治地位。由于它具有良好的线性调速特性，简单的控制性能，高的效率，优异的动态特性；尽管近年来不断受到其他电动机(交流变频电机、步进电机等)的挑战，但到目前为止，它仍然是大多数调近年来，直流电动机的结构和控制方式都发生了很大变化。随着计算机进入控制领域以及新型的电力电子功率元件的不断出现，使采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制(PulseWidthModulatio，n简称PWM)控制方式已成为绝对主到了广泛的应用和发展，而直流驱动控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用。长期以来，直流电动机因其转速调节比较灵活，方法简单，易于大范围平滑调速，控制性能好等特点，一直在传动领域占有统治地位。它广泛应用于数控机床、工业机器人等工厂二、设计任务6)利用提供的控制信号，完成直流电机的脉宽调速电源的驱动和主电路和调三、设计方案选择及论证其定时器中断功能去操作IO口可以输出PWM波。STM32是一款基于ARM的Cortex-M3内核的单片机，其具有丰富的内部资源和外设接口，且其内部具有多个通用定时器和高级定时器，只要对这些定时器做出相应的配置就可以让STM32输入电压太小(5V到18V)，无法达到相应指标，因此还是选用更为合适的方案二、采用专门的集成芯片AD8418色的输入共模抑制性能；它能够在分流电阻上进行双向电流的测量，适合各种汽运用集成芯片AD8418可以行之有效地解决课题中的过电流检测问题，但是需要额外增加电路，增加了电路的复杂程度。而利用BTN7971管脚上的电流反馈，利用ADC采样该管脚上的电压，进行计算后即可得到实际的电流值，这样一来，相较于利用集成芯片AD8418电路更为简单。因此，在本次设计中采用方案T：驱动电路需要实现电平转换，也要防止驱动芯片上大电流的倒灌片上大电流烧坏单片机，所以可以加个74HC244芯片隔离一下。因此，在本次设计中，方案一和方案二均满足要求，最终采用方案一进行设计四、总体电路设计过电压、电流检测BTN直流电机辅助电源控制电路在本次设计中具有两个作用：第一、产生PWM信号，来控制BTN7971芯片；第二、最为过电流、电压检测AC采样功能，从而计算出电流和电压值，进行过电流、过电压的保。护五、功能电路设计占空比可根据实际情况进行调节，实现正反转的控制功能。除此之外，利用STM32内部自带的12位ADC可以采样电流反馈信号，和输入电压，实现过电流和过电压的监测。在此给出STM32定时器的配置程序，其源代码如下：voidPWMInitvoid{GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure2;TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM_TimeBaseStructure;TIM_OCInitTypeDefTIM_OCInitStructure;TIM_BDTRInitTypeDefTIM_BDTRInitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOBGPIO_InitStructure2.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8;GPIO_InitStructure2.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure2.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure2);GPIO_InitStructure2.GPIO_Pin=GPIO_Pin_13;GPIO_InitStructure2.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure2.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure2);TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=2880-1;TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=0;TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0;TIM_TimeBaseInit(TIM1,&TIM_TimeBaseStructure);TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM2;TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=500;==}本次检测电路分为过电压检测和过电流检测，过电流检测利用主电路中BTN7971芯片的电流反馈引脚引出，下拉一个阻值为的电阻，ADC采样引脚处的电压值，以电压除以电阻值就可以得到电流的反馈值，就可以计算出实际的输出此次设计的电压检测经过两个电阻分压，利用ADC采样两电阻之间的电压值，就可以计算出输入电压的电压值，随后通过控制PWM占空比，就可以改变输S六、电路制作与焊接示七、调试与总结在实际的调试过程中，我们遭遇了很多问题，首先，由于学得不够深入，对于很多知识的了解很不深入，甚至一直以来知道的内容还有错误，比如对于光耦在实际课设开始之前，我们就已经开始了相关的工作，在课设正式开始的前一天，我们各自通过网络、图书馆等方式查阅了大量的资料，并且查阅了前人在当课设实际开始之后，我们针对选定的课题进行了初步的讨论，并且进行了相应的分工，并且确定了大致的设计方案。随后，我们根据我们的分工和手头现有的资料进行了深入的研究。在本次设计中，我负责设计过电流、过电压的检测，以及STM32控制电路的设计及其程序的编写。其电流反馈，所以根据自己之前查找的资料，初步选定了用AD8418作为过电流供的参考电路，利用AltiumDesigner完成了电路的绘制。第二天，我们小组成员完成各自的设计内容也如期的完成了，我们得到了一个大致的设计方案，并且和老师进行了探讨。结果令我们非常的失望，由于学艺不精，我们在设计中犯了很多错误。经过老师的指点之后，我们开始修正各自的设计方案，由于BTN7971具有电流反馈的输出引脚，因此，就不需要使用AD8418来进行过电流检测，大大简化了电路设计，并且由于根据驱动电路的原可，也就省去了电压比较器，再度简化了电路的设计。由于我设计的过电压、过电流检测电路相对来说比较简单，因此，在完成这第三天也就是最终验收的前一天，时间已经比较紧张了，我开始了绘制驱动的设计。随后，我们又和老师进行了交流讨论，进一步改进设计中存在的缺陷。然后，在这一天即将结束的时候，我们首次进行了实物的调试。因为之前在学校创新学院参与过相关的竞赛，因此直接就使用了当时的硬件电路，进行测试，由于这个电路虽然和我们的设计大致一样，但是仍然存在一些细节上的差最后，终于到了验收的那一天，经过对于组织的修正，我最终得到了比较完输出波形及说明上图为首次测试时从驱动电路的输出波形，从上图可以看出，已经输出可正常的驱动波形，但是很想然由于电阻阻值选取不当，死区时间过长，影响了整体上图为第二次测试时驱动电路两端的输出波形，本次测试时，我们改小了死K小为3.3K，可以明显地看出死这次课程设计可以说是一次史无前例的体验，虽然从大学至今做过了不少课程的课程设计，比如模电、数电、单片机等等，但是这些课设基本都是有现成的成品或者半成品。然而本次课程设计却是依靠自己去查找各种数据手册、参考文献等内容，从而完成本次设计，这与以往的课程设计有本质的区别。对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。从这次的课其次我了解到团队合作很重要，每个人都有分工，但是又不能完全分开我们将本次的设计细分为主电路设计、控制电路的设计、辅助电源的设计等这次课程设计让我知道了学无止境的道理。我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途八、参考文献[1]游志宇,杜杨,