单片机控制的直流调速系统 

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引言

    直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速，在轧钢机、矿井卷
扬机、挖掘机、高层电梯等需要高性能可控电力拖动的领域中应用历史悠久。大功率直流调
速系统通常采用三相全控桥式整流电路对电动机进行供电，从而控制电动机的转速，传
统的控制系统采用模拟元件，虽在一定程度上满足了生产要求，但是因为元件容易老化
和在使用中易受外界干扰影响，并且线路复杂、通用性差，控制效果受到器件性能、温度

 

等因素的影响，故系统的运行可靠性及准确性得不到保证，甚至出现事故。

    目前，直流电动机调速系统数字化已经走向实用化，其主要特点是：结构简单、维修方
便、动态参数调整方便、系统可靠性高、可采用数字滤波来提高系统的抗干扰性能、可采用

 

数字反馈来提高系统的精度、具有信息存储和数据通信的功能以及成本低。

    2 

 

总体结构设计

    2.1 

 

调速方案的选择

    本设计选用 V-M 系统。由于要求直流电压脉动较小，故采用三相整流电路。考虑使电路
简单、经济且满足性能要求，选择晶闸管三相全控桥供电方案。并且晶闸管可控整流装置
无噪声、无磨损、响应快、体积小、重量轻、投资省。而且工作可靠，能耗小，效率高。综上选
晶闸管三相全控桥整流电路供电方案[1]  

。

    2.2 

 

总体结构设计

    采用转速电流双闭环调速系统[2]，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，
二者之间实行串级联接，这样就可以实现在起动过程中只有电流负反馈，而它和转速负
反馈不同时加到一个调节器的输入端，到达稳态转速后，只靠转速负反馈，不靠电流负

 

反馈发挥主要的作用，这样就能够获得良好的静、动态性能。

    综上所述，本系统用一台单片机及外部扩展设备代替原模拟系统中速度调节器、电流调
节器、触发器、锁零单元和电流自适应调节器等，从而使直流调速系统实现全数字化。其硬
件结构如图 1 所示。

图 1 单片机控制的直流调速系统结构图

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主电路的设计

    整流变压器的设计。通过对变压器二次侧电压 U2 的计算、一次、二次相电流 I1、I2 的计算

 

以及变压器容量的计算最后确定整流变压器的型号。

    晶闸管元件的选择。经过计算晶闸管的额定电压和晶闸管的额定电流来确定晶闸管的型