基于TMSLFA的直流电机调速系统的设计.doc

基于TMS320LF2407A的直流电机调速系统的设计 北京联合大学 毕业设计 引 言 现代化建设离不开机械，而机械运转的动力很多是由电机提供的，这主要 包括了直流电机和交流电机两种，虽然交流电机的发展将最终取代直流电机， 但直流电机还将在很长一段时间里一直占据重要地位。直流电动机具有良好的 启动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的 电力拖动领域中得到了广泛地应用。特别是如轧钢机、龙门刨床和高精度机床 等传动中，直流电机都占主要地位。 1、直流电机概述 1.1直流电机调速方法 定子励磁绕组通过直流电流I时产生励磁磁势F和主磁通。电枢绕组通过电枢电流 I，则产生电枢反应磁势F。由于直流屯机的电刷在几何中线AB上，因此励磁磁势F与电枢反应 磁势F。正交。通常直流电机在其主磁极上加有补偿绕组，电枢反应磁势对主磁通没有影响。直流电机电枢绕组中的电流I。与定子主磁通相互作用，产生电磁力和电磁转矩，电枢因而转动。这种机理使直流电动机具有良好的转矩控制特性，从而有优良的转速调节性能。 因此，调速方法三种： (1)调节电枢供电电压u改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速，属恒转矩调速方法．对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，这种方法最好。I变化遇到的时间常数较小，能快速响应，但是需要大容量可调直流电源。 (2)改变电动机主磁通西改变磁通可以实现无级平滑调速，但只能减弱磁通，从电动机额定转速向上调速，属恒功率调速方法。I变化时遇到的时问常数同I变化遇到的相比要大得多，响应速度较慢，但所需电源容量小。 (3)改变电枢回路电阻R在电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法，设备简单，操作方便．但是只能有级调速，调速平滑性差，机械特性较软：空载时几乎没什么调速作用；在调速电阻上消耗大量电能。改变电阻调速缺点很多，目前很少采用，仅在有些起重机、卷扬机及电车等调速性能要求不高或低速运转时间不长的传动系统中采用。弱磁调速范围不大，往往是和调压调速配合使??，在额定转速以上作小范围的升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以调压凋速为主，必要时把调压调速和弱磁调速两种方法配合起来使用。 -1- 北京联合大学 毕业设计 改变电阻调速缺点很多，目前很少采用，仅在有些起重机、卷扬机及电车等 调速性能要求不高或低速运转时间不长的传动系统中采用。弱磁调速范围不大， 往往是和调压调速配合使用，在额定转速以上作小范围的升速。因此，自动控制 的直流调速系统往往以调压凋速为主，必要时把调压调速和弱磁调速两种方法配 合起来使用。 对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的 方式为最好。改变电阻只能有级调速;减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范 围不大，往往只是配合调压方案，在基速(即电机额定转速)以上作小范围的 弱磁升速。因此，现实中直流调速系统往往以调压调速为主。 1.2 直流调速系统发展 因为直流电机调速主要采用调压调速，调节电枢电压需要有专门的可控直流电源，所以，以可控直流电源的发展可把直流电机调速分为三个阶段:旋转变流机组;静止式可控制整流器;直流斩波器或脉宽调制变换器。 20世纪60年代以前广泛使用的是旋转变流机组，由交流电动机拖动直流发电机G实现变流，由G给需要调速的直流电动机M供电，调节G的励磁电流i，即可改变输出电压U，从而调节电动机的转速刀。这样的调速系统简称G一M系统。系统设备多，体积大，费用高，效率低，安装需打地基，运行有噪声，维护不方便。此后，开始采用各种静止式的变压或变流装置来替代旋转变流机组。 静止式变流装置供电的直流调速系统最开始时采用的是闸流管或汞弧整流器的离子拖动系统。它虽然克服了旋转变流机组的许多缺点，而且还大大缩短了响应时间，但闸流管容量小，汞弧整流器造价高，维护麻烦，万一水银泄露，将会污染环境，危害人身健康。 1957年，晶闸管的问世使变流技术产生了根本性变革。通过调节GT的控制电压姚来控制触发脉冲的相位，即可改变平均整流电压价，从而实现平滑调速。与旋转变流机组及离子拖动变流装置相比，晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也有较大优势。但是晶闸管属于半控型器件，使得其在V-M系统中的应用受到一定限制。 到了20世纪70年代以后，随着电力电子技术的发展，出现了全控型器件一GTO、MOSFET、IGBT等。采用简单的单管控制时，称作