直线电机论文文献

主要参加的“中小型矿井10KV直接下井供电”、“10KV直接下井供电”科研项目分别获煤炭部科技进步一等奖和国家科技进步二等奖，主持完成的“WPX型水泥原料配比微机监控系统”和“高压电网微机功率因数自动补偿技术研究”科研项目分别获煤炭部科技进步三等奖和河南省科技进步三等奖。他首次提出用于研究永磁直线同步电动机的“四层线性模型”，经过实验，提出了不同于传统理论和方法的新见解，建立了永磁直线同步电动机线性分析理论，为该领域的研究做出了新贡献。主持国家自然科学基金两项：1.分段式永磁低速直线电机交流伺服系统建模与性能控制研究（项目编号：61075071）；2.分段式永磁低速直线电机交流伺服系统建模研究（项目编号：60374034）。参与国家自然科学基金项目一项：直线同步电机提升系统的理论与控制研究（项目编号：69674021）。在国内外学术刊物和学术会议上发表“一个新的边端效应系数及其对直线感应电动机性能影响的研究”、“高速直线电机最佳性能设计准则研究”、“永磁直线同步电动机磁场线性分析法”、“ Modeling of vertical-move PMLSM based on neural network” “Nonlinear Compensation Control Based on Intellingent Method”等40余篇学术论文，其中9篇被EI收录5篇被ISTP、SA及《科学技术文献速报》（日本）收录。主编或参编出版高校规划教材《电机学》、《电机学习题集》2部，主编出版《供配电设计手册》、《实用供配电技术手册》、《煤炭电工手册》3部著作，出版译著《电机及拖动习题解》、《非线性过程控制》2部。

电工电子技术既是电气工程及其相关学科的基础学科，又可成为边缘学科和交叉学科的生长点。我整理了电工与电子技术论文，欢迎阅读!

电工电子技术的现状与发展

【摘要】电工电子技术既是电气工程及其相关学科的基础学科，又可成为边缘学科和交叉学科的生长点。本文结合我国电力工业实际和发展需要，从电工电子技术的基本理论、电气化设备的应用以及电工电子领域出现的新技术等几个方面作了简单的介绍。

【关键词】电工电子技术;电气设备;现状;发展

《电工电子技术》是士官职业技术学校电类专业的一门专业基础课程。电工技术和电子技术的发展十分迅速，应用非常广泛，现代一切新的科学技术无不与电有着密切的关系。作为一名从事此类教学的教员，有必要对这一技术的现状和发展作出深入的研究。

一、电工电子技术概述

电工技术基础理论：电工技术包括电磁能量和信息在产生、传输、控制、应用这一全过中所涉及到的各种手段和活动。作为一门技术，它的内容包括：电路和磁路理论、电磁测量、电机与继电接触控制，安全用电、模拟电子电路、数字电路、自动控制系统等。

电子技术基础理论：电子技术基础理论属于这一类的分支学科有：电子线路与网络分析、微波、天线、电波传播、测量、电源、显示技术、信号处理、信息论、自动控制原理、可靠性理论等。它们是构成功能性电子系统所需的各种技术手段或基础理论。

20世纪50年代以来，计算机技术、电子技术以及工程控制论等一系列新兴的科学技术理论蓬勃发展，基础科学、应用科学和技术开发之间的知识结构更加紧密，各门科与专业之间互相渗透，互相交叉，使科学技术和社会生产形成一个既深入分化又高度综合的庞大复杂的整体，同时也促进了电工理论的发展。静电场、电磁场等结构复杂又包括多种媒质的三维物理场求解方法的研究取得新进展。矩量法、变分原理、函数空间等都引入了电工理论。基于等效模型的概念发展了虚拟的磁荷与磁流模型，研究了多种动态位及不同的规范选择，提出了有关广义能量的定理等。由于系统与元件相结合而扩大了元件的内涵，包括了逻辑门、可控源、回转器以及大规模集成块等。各类工程系统的发展形成了共同的网络理论基础，使网络扩展成为研究某种特定空间结构和动状态的一般性理论方法。广义网络理论又将“场”与“路”结合起来，出现新的边缘理论领域，如物理场论的网络模拟、辐射场的络方法、等离子体的网络图解等;引用系统论的研究成果，将系统的整体性能和行为与系统结构、参数及局部物理量结合起来，进一步丰富了网络问题的内容。在人类历史发展的漫长岁月里，技术革命是强大的推动力。今天以电子和计算机技术为特征的新技术又在延伸人类的智力功能。正是电磁规律在能源、信息、控制等领域的技术应用，描绘出现代化社会的蓝图，形成新技术革命的主流。它冲激着社会生产和生活的每一个角落，不仅大幅度地提高了社会生产力，创造出丰富的物质财富，而且改变着人们的生活方式、社会行为、教育训练、思维方法，促进了社会的精神文明。电工正在与现代科学技术相汇合，继续发挥社会支柱的作用。

二、电气设备的现状与发展

(一)电气设备的“健康”状况存在差异

首先是设备的先天条件不一样，进口设备和国产设备的技术状况不一样;同样是国产设备，不同厂商因技术与管理水平不一样，使其产品质量也不一样;即使是同一厂商，因技术、管理上的差异，其产品质量不同;不同时期、不同批次的产品，其质量也会不一样。因此应当承认设备投运的初始状态是千差万别的。

其次，设备的使用环境不一样，不同的环境将对设备运行状况产生不同的影响，这种环境主要有两种：一是设备所处的外部自然环境不一样，尤其是供电设备，大部分暴露在室外自然环境中，因温度、湿度、污染、紫外线、日照等有较大差异，对设备的影响有较大不同;二是设备在电力系统的位置不同，所承受系统运行电压、短路电流和热稳定时间等不尽相同，尤其是故障时系统短路容量差异较大。

(二)电气设备的维修制度：定期维修的弊端

由于电气设备的初始状况和现场设备的运行状况有很大差异，即现场设备的“健康”状况好坏相差甚大，而定期维修制度几乎无视这些状况的差异，而采用统一的、一刀切的定期维修方式，其最主要的表现在维修结果上，要么维修过剩，要么维修不足。工程的实际情况大多是出现维修过剩，经常出现“小病大治”、“无病亦治”的盲目维修的现象，这种维修过剩的结果，必将出现如下维修的弊端：一些状态良好的设备，因盲目维修而出现故障或潜在故障，维修达不到恢复设备原有的可靠性的作用，而是增加了设备的故障隐患和故障率。目前，定期维修是电气设备停运的主要原因，往往占全部停运时间的60%以上。

在今后的研究方向上，专家们注重状态维修完全替代定期维修的可能性。

(三)电气设备的状态检测技术

电气设备状态监测为设备的故障诊断和性能评估提供了依据。因此有必要对他们的运行状态进行监测，及时了解和掌握设备的状况，以确保整个电力系统的安全、稳定运行。状态监测是指通过各种测量、检测和分析方法，结合系统运行的历史和现状，对设备的运行状态进行评估，以便了解和掌握设备的运行状况，并且对设备状态进行显示和记录，对异常情况进行处理，并为设备的故障分析诊断、性能评估提供基础数据。

近年来我国电气设备制造引进不少国外先进的技术、装备和管理，尤其是21世纪以后，新技术、新材料的使用，使得电气系统的装备水平得到较大的改善。因此，电气设备的维修制度和维修方法也要随着形势适当的进行调整，才能提升电气设备的稳定性、降低生产成本，为企业创造出更多的经济利益。

三、电子设备的现状与发展

2010年全球半导体制造设备销售总额达到亿美元，恢复到历史最高水平。各个地区的设备支出都呈现了两位数甚至三位数百分比的增长，增长最快的是中国大陆和韩国。2010年中国内地半导体设备市场为亿美元，预计2011年为亿美元。按此增长率推算，到2015年，我国半导体设备市场规模将达到300亿元人民币。2010年，全球光伏生产设备销售额比上年增长40%，达到104亿美元，预计2011年将达到124亿美元，同比增长24%。从区域市场来看，2010年中国大陆地区占全球市场51%的份额，预计未来5年还将继续保持这一较高比例。据此，可以判断到2015年我国光伏设备将继续保有巨大市场空间。新能源汽车用锂离子动力电池、高性能驱动永磁式同步电机、金属化超薄膜电力电容器等新型电子元器件生产设备将成为我国电子专用设备市场新的增长点。多学科交汇为电子仪器开辟了新的发展空间，物联网技术发展和三网融合对电子仪器提出新的测试需求，预计上述领域的电子仪器以及环境保护测试仪器和医疗电子仪器会面临大发展。

四、电工新技术

我们已在准备进入21世纪。21世纪，人类期望着进入一个持续协调发展的新时代，我国将以无愧于我们这个伟大民族的新姿态屹立于世界之林。整个进程中，科技的进步与发展有着特别重要的意义。从能源发展看，我国在上半叶还不大可能扭转以煤为主的能源结构，从而在提高煤的利用效率，特别是燃煤发电效率方面还要做出很大的努力。与此同时，还要大力促进核能和可再生能源的应用发展，使之更快地在技术和经济上成熟起来，才能期望得以较快地改变以化石能源为主的能源结构，走上能源、环境与生态持续、协调、稳定发展的道路。在交通运输方面，实现高速度将是主要发展方向，而各种交通运输高速化都必须以电力推进系统的发展做为基础。在能源、交通和其他工业的发展中，电工新技术的发展将起着重要的作用，20世纪下半叶的一些进展已为此奠定了良好的基础，随着新原理，新技术与新材料的发展，还将出现一些新兴的领域。这里简要展望一下一些可见的重大进展，包括受控核聚变，磁流体发电，太阳能与风力发电，磁浮列车，磁流体船舶推进与超导电工。

(一)受控核聚变

受控核聚变的实现将为人类提供实际上用之不竭的洁净能源，从根本上解决人类能源，环境与生态的持续协调发展。20世纪下半叶的巨大努力，已在大型的托卡马克磁约束聚变装置上达到了“点火”条件，证实了聚变反应堆的科学现实性，正在进行聚变试验堆的国际联合的设计研制工作，期望在下世纪能建成、运行试验堆。然后还需要经过示范堆与商用堆两个阶段的展，预期可在下世纪四五十年代建成第一座商用的聚变电站，走向产业化。与裂变反应堆主要依靠核工技术与热工技术的结合而发展起来的历史不同，聚变反应堆的发展主要依赖于核工技术与电工新技术的结合，这里要把大体积、强磁场技术，大能量，脉冲电源技术，辅助加热技术与等离子体控制技术提高到新的水平。除此之外，还要探索利用聚变产生的带电粒子直接发电的可能性。聚变电站的实现也将导致一些新兴的电工产业的形成。

(二)磁流体发电

磁流体发电是将高温导电燃气与磁场相互作用而将热能直接转化成电能的新型发电方式。由于其初温可高达3000K，与已有的燃气及蒸汽发电组成联合循环，可望将燃煤电站的热电转换效率提高到50%以上，具有高效率、低污染、少用水的重大优越性。磁流体发电自60年代初原理性实验成功以来，经过30年的持续努力，已达到了最高发电功率几万千瓦，持续数百小时的水平。再经过试验电站、示范电站与商用电站几个阶段的发展，可望在21世纪二三十年代实现商业化。磁流体发电的发展过程表明，所遇到的困难比原设想的大得多，特别是用于燃煤的长时间可靠发电，这里需要大力发展电工、热工、材料、化工等多方面的新技术，在电工方面要解决电站系统、发电通道、超导磁体、功率调节与逆变等一系列关键技术问题，在现有基础上还要有长足的前进。由于我国属于燃煤为主和电力迅速发展的国家，燃煤磁流体发电的商业化具有特别重大的意义。

(三)太阳能与风力发电

太阳能与风能是最重要的可再生能源，它们是广泛存在，机会均等，自由索取，最终可依赖的初级能源。近年来，在太阳能与风力发电技术方面取得了可喜的进展，建设投资与电能成本有了大幅度下降，几十万千瓦的太阳热发电站，百万千瓦的大型风力发电场已经接入电网运行多年，千千瓦的光伏发电站已有了示范，使得越来越多的人相信太阳能与风力发电能够在21世纪整个电力生产中占有一定的份额。为此，需要继续努力提高效率，降低造价与成本，扶植相应产业的发展，以及解决并网运行的有关技术问题。

(四)磁浮列车

一部人类社会交通运输发展史，在某种意义上可以说是一部以提高运输速度为主要目标的技术开发史。20世纪下半叶铁路的电气化使常规轮轨铁路的运营时速提高到了200多公里。为了进一步提高时速，发展起来了磁浮列车，它是一种采用磁悬浮，直线电机驱动的新型无轮高速地面交通工具，具有速度高、客运量大、对环境影响小、能耗低、维护便宜、运行安全平稳，无脱轨危险，有很强的爬坡能力等一系列优点。经过几十年的持续努力，磁浮列车已达到500公里/时的时速，处于实用化试验阶段，我国的磁浮列车也于几年前投入试运营。在今后，抓紧高速磁浮列车的研究发展，从技术上实行“迎头赶上”的战略，尤显重要。磁浮列车的实现要解决磁悬浮，直线电机驱动，车辆设计与研制、轨道设施、供电系统，列车检测与控制等一系列高、新技术的关键问题，推动着电工新技术登上新的高峰。高速磁浮列车有常导与超导两种技术方案，采用超导的优点是悬浮气隙大，轨道结构简单，造价低，车身轻。随着高温超导的发展与应用，将具有更大的优越性。

(五)磁流体船舶推进

磁流体船舶推进是一种正在发展的新技术。它利用强磁场与海水中的电流相互作用产生的罗伦兹力，使海水向后喷射，依靠其反作用力推进舰船向前行驶。由于它不用螺旋浆，具有无声、高速的优点，将引起船舶推进技术的重大革命。随着超导强磁场的顺利实现，从60年代开始了认真的研究发展工作。90年代初日本的载人试验船“大和一号”胜利地进行了海上试验，显示了其实现的现实性。再经过一二十年持续的分阶段的努力，可以期望在21世纪上半叶达到实用。

(六)超导电工

实用超导线与超导磁体技术与应用的发展，以及初步产业化的实现无疑是20世纪下半叶电工新技术的重大成就。在21世纪上半叶，无论是聚变电站、磁流体发电，还是磁浮列车，磁流体推进船的商业化，均将促使超导电工继续长足地向前发展，成为一个重要的电工产业。与此同时，还可期望，随着高临界温度超导体的实用发展，超导输电与超导飞轮储能将得到实际应用，工频超导技术的发展将使超导限流器、超导变压器、超导发电机投入运行，大能量的超导储能得到了示范和推广，超导电力技术成为电力发展的重要支柱。假如那时出现了临界温度达到室温的实用超导体，整个面貌还将大大改观。五、电子新技术

(一)塑料太阳能电池技术

随着现代世界能源的日益紧张，许多国家都在致力于研究太阳能的开发和利用技术。在一些城市的街头已经能够看见一些由太阳能电池供电的设施。经过数十年的研究开发，这些以硅为材料的太阳能电池的制造成本仍然昂贵，不易安装，光电转换效率也低，大约只有12%到15%(现在世界上最好的单晶硅光电转换效率大约是30%左右)，发1度电的成本大约是22美分，远比烧煤的火力发电厂美分1度电的成本要高。

令人高兴的是下一代太阳能电池可能最终使太阳能发电具有竞争力。新型太阳能电池是把光生伏打电池嵌入塑料薄膜的表面，制成太阳能发电薄膜。这种太阳能发电薄膜廉价、转换效率高，可以有多种用途。

一些大公司开始关注新型太阳能电池技术。西门子开发的一种新技术是把一种纳米级的碳60分子同导电的聚合物熔融在一起制成塑料太阳能电池;而美国通用电气公司则是利用一种有机发光二极管作为吸光材料来制造塑料太阳能电池。采用塑料太阳能电池，实际上能够使许多材料具有发电能力。例如，塑料太阳能电池可以嵌入手提电脑的箱壁，可以随时在光照条件下对电脑充电;也可以装在电动汽车车身，为电动机供电;房屋的屋顶更可以覆盖塑料太阳能电池，以供应日常用电。

(二)家庭机械电子工厂技术

专家预言，未来的家庭机械电子工厂可能让消费者能够拥有他们所需要的更多样化的产品。未来的家庭电子工厂实际上是采用现在喷墨打印技术的装置。美国康奈尔大学、麻省理工学院、加州大学伯克莱分校的研究人员正在悄悄地开发一种工艺，利用喷墨打印技术生产机械电子产品。当然，真正制造产品的过程还需要已有的电路、开关以及其它可拆卸零部件。

比如家里的电视机遥控器坏了，就可以利用这样的家庭机械电子工厂自制一个：从互联网上下载数字化电路图，用家庭机械电子“打印”机打印出所需的电路板，打印“墨盒”里装的是聚合物及其它材料，每打印一次完成电路板的一层。正在这一领域中开展研究的专家指出，用户只需为数字化电路图及所用材料付款，而不需为产品本身付款。

家庭机械电子工厂，意即“机械电子”。然而能够应用这种装置的家庭的人口素质必定是很高因为用户必须知道到哪里去下载什么样的数字化设计图，制造有关电子产品还要有相关的零部件。这是一种令人叹为观止的DIY。这种装置的问世也表明，在电子产品制造业，设计与制造的分离是一个趋势。用家庭机械电子工厂固然可以“打印”出自己需要的产品，不过前提是这种产品的设计是现成的。当然也可以自行设计，那就必须会用专业设计软件，还要有机械电子领域的专业知识。所以未来多数家庭会利用现成的设计。

(三)超级宽带网中的微型光芯片技术

现在已经有很多家庭通过宽带连接互联网。不过这种连接在最后一段的基础设施一般是已经落伍的同轴电缆或是电话线。而光缆入户的成本很高，每户成本大约1300美元。

微型光芯片可以改变这种现状，采用微型光芯片可以大大降低光缆入户的成本，让家庭用户享受真正的超级宽带。微型光器件把光路以及通常是分离的光学元件集成在一个光芯片上，这又是一个改变电信业经济学的重大技术创新，电信业采用光芯片可以以很低的成本传输大量数据。售价高达数万甚至数十万美元的光学元器件可能因为光芯片的采用而大大缩小体积，成本下降90%以上。这一技术使得人们在家里下载一部高清晰度电影就像是今天看体育频道一样普通。

(四)无线漫游的技术

无线通信领域是一个标准混乱的世界。手机通信、无线局域网、

军用无线通信及公共安全无线网络各自在特定的频段工作，这一工作频率是相关硬件在工厂生产时就已经设定的。所以美国的CDMA手机在欧洲不能用，而欧洲的许多GSM手机也没法用。这在平时只是麻烦而已。但是在某些紧急情况如911消防队同警察居然无法通过无线通信设备联系，因为频率不同，设备不兼容。

为了解决这一问题，一些兴企业正在用软件替代相关硬件，从而能够与不同标准、不同工作频段的无线通信网络兼容。这种技术称为软件无线电。想要驾车横跨中国旅行而又希望始终保持无线上网的话，软件无线电能够利用所到之处的各种无线通信网来上网，不论这种无线通信网是过时的模拟蜂窝电话网还是最新的3G无线网，或是时髦的WiFi及Wi-Max无线局域网。

在未来软件无线电技术将使美国陆军士兵、海军水手、空军飞行员能够在激烈战斗的时候保持无线通信。软件无线电技术进入消费市场还要再过一段时间。不过5年之内，软件无线电市场将有310亿美元之巨。到时候就可以买一个能够在各种不同标准无线通信网络工作的手机，从此无线漫游再无障碍。

六、总结

电工电子技术已经在我们生活的各个领域发挥着重要的作用生活上离不开它，数字电视、手机、自动导航、自动倒车，这些在以前都是不可想象的，现在都已经变为现实了，在其他的领域也有非常重要的作用。它在很大程度上改变了我们的生活和科技，影响着我们日常身边的一切，在未来必将有着无限广阔的前景。

参考文献

[1]叶光辉.电工电子技术现状与发展.

[2]邵民.浅谈电工电子技术现状[J].新疆教育，2012，9.

作者简介：谭晗(1981―)，女，江苏海安人，硕士研究生，副教授，主要研究方向：电工电子技术。

浅论运动控制新技术在机械工业自动化中的应用摘要：目前,运动控制新技术已经逐渐发展成熟。运动控制新技术在机械工业自动化领域中得到推广和应用,必将促进机械工业自动化的发展。本文从四个方面探讨了运动控制新技术在机械工业自动化中的应用。关键词：运动控制新技术机械工业随着现代科学技术的快速发展,高新技术不断引导传统产业实施变革。机械工业作为传统产业之一,在这种潮流的影响下也在逐渐开展一场大规模的机电一体化技术革命。随着电子计算机技术、电子电力技术和传感器技术的发展,各个国家的机电一体化产品层出不穷。在机电一体化技术迅速发展的同时,运动控制技术作为其关键的组成部分,也得到了前所未有的发展和进步。本文主要介绍全闭环交流伺服驱动技术、可编程计算机控制器、直线电机驱动技术和运动控制卡等几项具有代表性的新技术。 1全闭环交流伺服驱动技术交流伺服系统在一些定位精度或动态相应要求比较高的机电一体化产品中的应用越来越广,其中数字式交流伺服系统更符合目前数字化控制模式这一潮流,并且这一系统使用简单,便于调试。数字是交流伺服系统运用先进的数字信号处理器作为驱动器的主要组成部分,可以对电机轴后端的光电编码器进行位置采样,从而在驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环控制系统,并且充分发挥数字信号处理器的高速运算能力,进而自动完成整个伺服系统的增益调节,甚至还可以跟踪负载的变化,实时调节系统增益。这种数字式交流伺服系统在一般工作在半闭环的控制方式中,也就是伺服电机上的编码器既要作为速度环,同时也要作位置环。但是这种控制方式存在一个弊端,也就是不能克服和补偿传动链上的间隙和误差。为了能够实现更高的控制精度,一般应该在最终的运动部分安装上高精度的检测元件, 从而实现全闭环控制。相对比较传统的全闭环控制方法是伺服系统只是接受速度指令,完成对速度环的控制,而位置环的控制是由上位控制器来完成的。这样,就增加了上位控制器的难度,也在一定程度上阻碍了伺服系统的推广和应用。目前,国外的数字式伺服系统发展比较好,出现了能够很好地实现高精度自动化设备的运行,这就是全闭环数字式伺服系统。这一系统能够有效克服上述半闭环控制系统存在的问题,伺服驱动器可以直接采用装在最后一级机械运动部件上的位置反馈元件作为位置环,电机上的编码器只是作为速度环。这样一来,伺服系统就可以消除机械传统上存在的间隙,也可以补偿机械传动件的制造误差,从而实现真正的全闭环位置控制功能,得到较高的定位精度。 2计算机控制器技术目前,可编程计算机控制器已经成为新一代可编程控制器。与传统的可编程控制器相比,可编程计算机控制器最大的特点在于它类似于大型计算机得分是多任务操作系统和多样化的应用软件的设计。传统的可编程控制器大多采用单任务的时钟扫面或监控程序来处理程序本身的逻辑运算指令和外部的I/O通道的状态才与与刷新。结果是这样的处理方式直接导致了可编程控制器的控制速度主要有应用程序的大小来决定,这与I/O通道中高实时性的控制要求并不相符。但是,可编程计算机控制器却能完全解决这个问题,主要表现在可编程计算机控制器采用了分时多任务机制打造应用程序的运行平台,这样应用程序的运行周期与程序的大小没有必然的联系,而是由操作系统的循环周期来决定时间的长短。因此,可编程计算机控制器能将应用程序的扫描周期同外部的控制周期分开来,从而满足了实时控制的要求。随着电子计算机中央处理器技术的发展, 电子计算机处理数据的能力极大地提高, 这就为可变成计算机控制器提供了相应的硬件技术支持。可编程计算机控制器在工业控制中已经显现出了强大的优势功能,体现了可编程控制器与工业控制计算机及分布式工业控制系统技术的相互融合。虽然说这一技术的发展历程并不长,还仍是一项正被探索的技术,但是其被越来越多地应用到各个领域中,显示出了强大的生机与潜力。 3直线电机驱动技术机床进给伺服系统中应用直线电机技术,近些年来得到了世界范围内机床行业的重视,特别是在西欧的发达工业地区,已经出现了“直线电机热”这一高潮。在机床的进给系统中,运用直线电机直接驱动比原旋转电机传动的最大优势是取消了从电机到工作台之间的机械传动环节,进而将机床进给传动链的长度缩短为零,因此这种传动方式有被称为“零传动”。正是因为这种“零传动”的方式,给机床带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能和优势。这些性能和优势主要体现在：快速响应。由于伺服系统中直接取消了一些响应时间较长的机械传动建,使得整个闭环控制系统的反应速度大大提高,变得快速直接；高精度。直线驱动系统取消了由丝杠等机械结构所产生的传动间隙和误差,减少了插补运动时因传动系统之后所可能带来的跟踪误差,运用直线定位检测反馈控制,大大提高了机床的定位精度；高传动刚度。由于直接驱动避免了气动、变速和换向时因为中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙所造成的运动滞后现象,提高了传动刚度；行程长度不受限制。在导轨上通过串联直线电机,可以无限制地延长其行程长度,具有过去间接驱动系统所无法比拟的优势；噪音低。由于现代工业生产所要求的排放的噪音具有一定的指标,而直接驱动系统由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦,同时其导轨又可以采用滚动式或者磁悬浮式,因而大大降低了运动时所产生的噪音；高效率。无中间传动环节,消除了机械摩擦时的能量损耗, 大大提高了传动效率。 4运动控制卡运动控制卡是一种上位控制单元,主要运用于工业电子计算机和各种运动控制场合上。之所以运动控制卡能够出现,主要体现在以下几个方面：首先,为了满足新型数控系统的标准化、柔性和开放性的需求。运动控制卡可以自行调节,来达到上述要求；其次,对运动控制模块硬件平台的需求。当前,各种工业设备、国防装备制造与操作、医疗智能设备在进行自动控制系统研制和改造过程中急需运动控制模块硬件平台,而运动控制卡则能满足上述要求；第三,发挥电子计算机功能的需求。电子计算机在各种工业现场的应用,要求配备相应的控制卡来提高电子计算机的性能和功能。目前,由于运动控制模式在国外自动化设备的控制系统中相当流行,因而运动控制卡耶行程了一个独立专门行业,不少国外的公司专业从事运动控制卡的研发, 在国内,也有同类产品的出现,并已经被成功地应用到数控打孔机、汽车零部件性能检验等自动化设备上。参考文献 [1]江平宇.网络化计算机辅助设计与制造技术(第1版)[M].北京：机械工业出版社,2004. [2]王德祥.柔性控制技术在包装机械自动化中的应用[J].石油化工应用,2007(4). [3]冯衡滨.试论我国机械自动化技术的发展[J].民营科技,2008(2).

直流发电机论文

使用幸福校园需要安装Adobe Flash Player 版本以上。请安装Flash Player。[页数]:31 [字数]:14854 [目录] 1 绪言 2 系统设计方案的研究 3 系统设计应用举例 4 总结与展望 [摘要] 随着晶闸管的出现，现代电力电子和控制理论、计算机的结合促进了电力拖动控制技术研究和应用的繁荣,为工业生产，交通运输，楼宇、办公、家庭自动化提供了现代化的高新技术。提高了生产效率和人们的生活质量，使人类社会生产、生活发生了巨大的变化。晶闸管-直流电动机调速系统的成熟为现代工业提供了高效、高性能的动力。直流电动机调速系统以其优良的调速性能具有广阔的市场，并且建立在反馈控制理论基础上的直流调速原理是交流调速控制的基础。本文介绍了带电流截止负反馈转速单闭环直流电动机调速系统的设计研究，由直流电机模块、晶闸管整流模块、转速反馈环节、电流截止负反馈环节和脉冲产生模块等组成。该系统主要采用转速反馈量和电流截止负反馈量与给定量的偏差经来改变触发器移相控制信号调节晶闸管的控制角，从而改变整流器的输出电压实现对直流电动机的转速进行调节的原理。首先给出电动机的数学模型，分析了转速闭环调速系统的工作原理。为了限制启动电流过大引入了电流截止负反馈，并介绍了电流截止负反馈环节的作用。其次根据原理方案建构出系统原理框图，并利用Matlab/Simulink工具软件对该系统建立了仿真模型，对系统进行了仿真研究。然后给出了直流电动机调速系统的应用实例，并按实例设置各模块的参数进行仿真。本系统经过综合考虑和合理分析，各物理量仿真波形基本符合要求。 [正文] 1 绪言课题研究背景在现代化的生产和生活中，电动机一直起着十分重要的作用，无论是交通运输、国防、航空航天、医疗卫生、农业生产、商务与办公设备，还是日常中的家用电器，都大量地使用各种各样的电动机。据相关资料介绍，现有90%以上的动力源来自于电动机，我国生产的电能大约有60%消耗于电动机而动力与运动是可以互相转换的，从这个意义上讲，电动机也是最常见的运动源，对运动控制的最有效方式是对运动源的控制，因此，常常通过对电动机的控制来实现运动控制。直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。在20世纪60年代发展起来的电力电子技术，使电能可以变换和控制，产生了现代各种高效、节能的新型电源和交直流调速装置，为工业生产，交通运输，楼宇、办公、家庭自动化提供了现代化的高新技术，提高了生产效率和人们的生活质量，使人类社会生产、生活发生了巨大的变化。随着新型电力电子器件的研究和开发以及先进控制技术的发展，电力电子和电力拖动控制装置的性能也不断优化和提高，这种变化的影响将越来越大。随着晶闸管的出现，现代电力电子和控制理论、计算机的结合促进了电力转动控制技术研究和应用的繁荣。晶闸管-直流电动机调速系统为现代工业提供了高效、高性能的动力。尽管目前交流调速的迅速发展，交流调速技术越趋成熟，以及交流电动机的经济性和易维护性，使交流调速广泛受到用户的欢迎。但是直流电动机调速系统以其优良的调速性能仍有广阔的市场，并且建立在反馈控制理论基础上的直流调速原理也是交流调速控制的基础。现在的直流和交流调速装置都是数字化的，使用的芯片和软件各有特点，但基本控制原理有其共性，此文章主要通过仿真研究直流调速的基本原理和调速性能

基于神经网络逆系统的磁悬浮开关磁阻电动机的解耦控制隐极同步电动机转矩可控性与解偶性分析基于BUCK变换器的无刷直流电机转矩脉动抑制方法基于NIOS软核处理器的直流无刷电机控制系统设计感应电机的无速度传感器逆解耦控制交_交变频多相同步电动机调速系统谐波转矩分析一种新型两相感应电动机变频调速SPWM控制技术一种利于开关磁阻电机降噪的新散热筋结构基于瞬时无功功率理论对异步电机控制方法的改进交流永磁同步电机伺服系统的变结构控制直接平均转矩控制的磁链控制改进 TRT同步发电机无刷励磁系统的设计研究笼型转子无刷双馈电机的电磁分析和等效电路永磁式双凸极电机角度提前控制方式带整流负载同步发电机的Saber建模及仿真无轴承异步电机的单DSP控制基于模糊与自校正技术的超声电机伺服控制基于RBF神经网络的开关磁阻电机单神经元PID控制精密工作台直线电机推力波动补偿研究双绕组交直流发电机参数的局部辨识混合动力汽车中开关磁阻电动_发电机纯硬件控制器的研究基于换相过程分析的无刷直流电动机机械特性的研究基于模糊模型无位置传感器开关磁阻电机的位置检测气隙对双凸极电励磁发电机特性的影响分析基于Park矢量模信号小波分解的感应电机轴承故障诊断方法基于等效电感方法的电磁式双凸极电机系统简化控制模型异步电机矢量控制中扩展卡尔曼滤波器的优化研究两相异步电机的动态特性仿真三相绕组Y接法单相电容电动机瞬态过程仿真研究一种基于占空比控制技术的异步电机直接转矩控制方案基于极弧系数选择的实心转子永磁同步电动机齿槽转矩削弱方法研究无刷双馈电机基于同步角的矢量解耦控制基于电压解耦原理的感应电机无速度传感器矢量控制基于离散趋近律控制的直流电机速度控制系统神经网络和模糊算法相结合的永磁同步电机的鲁棒控制无轴承永磁同步电机控制系统设计与仿真基于正交神经网络的无刷直流电机控制器设计模糊自适应PI控制永磁同步电机交流伺服系统三相异步电机的DSP矢量控制系统新型横向磁通永磁电机研究运用比较法浅析异步电动机运行状态基于CMEXS_函数永磁同步电机控制系统仿真建模研究复合笼条转子感应电动机不同转子材料特性对起动性能的影响无刷直流电机PWM调制方式的优化研究无位置传感器的方波驱动无刷直流电机控制系统基于PIC单片机的二维步进电机控制系统交流变频调速电机设计与应用一种基于单片机的步进电机控制驱动器直线电机系统的开发研究与应用 DSP在短行程直线电机精密位置控制中的应用研究单片机在交流电动机软启动中的应用数控直线电机进给定位误差补偿技术研究异步电动机变频调速再启动方法的研究多相异步电机谐波电流与谐波磁势的对应关系新型无刷直流直线电机系统的总体设计交流复励电动机的工作特性无速度传感器异步电机按定子磁链定向的矢量控制系统直流伺服电动机模糊控制器的设计与仿真一种感应电机直接转矩控制磁链观测的改进方法 RTDS中同步电机模型特性研究基于多模型自适应控制器的感应电机变频调速系统基于矢量控制IM实时控制的dSPACE实现基于专用集成芯片的无刷直流电机控制器开关磁阻电机模糊PID控制系统研究浅析直流变频电机用电磁线的开发双处理器实现无位置传感器开关磁阻电机控制无速度传感器永磁同步电机直接转矩控制系统基于编码器插值技术的光衰减器电机定位系统无刷直流电机无位置传感器的检测方法低压异步电机重绕修理中的绝缘结构问题基于SIMULINK的永磁无刷直流电动机及控制系统的建模与仿真交流单相感应电动机非对称空间矢量变频调速的研究应用PTC和ZnO实现同步发电机快速灭磁阻尼绕组对直接转矩控制同步电机动态行为的影响复合型超声马达纵向振动建模基于限流变压器的高压异步电机软起动控制器一种新型四相SR电机功率变换器的分析与设计 PLC在三相异步电动机控制中的应用基于DSP的混合式步进电机直接转矩控制研究无刷直流电机神经网络内模自适应控制器设计磁场定向不准对感应电动机系统性能影响的分析无刷直流电机广角波控制方法的研究单个逆变器驱动两台并联感应电机的无速度传感器矢量控制方法感应电动机交_交变频调速系统的双内模控制研究基于神经网络的开关磁阻电机无位置传感器控制开关型磁阻电动机固有频率解析计算三自由度球形电机位置测量研究双凸极永磁电机的控制模式 PLC对步进电动机改变转速控制的实验 MRAS异步电机无速度传感器矢量控制低速性能的改善基于MRAS的异步电机转子时间常数实时辨识基于DSP的无刷直流电机锁相稳速系统基于DSP控制的小功率异步电机变频调速系统基于耦合场的大型同步发电机定子温度场的数值计算基于光电传感器编码的永磁球形步进电机运动控制新型内嵌式SMA电机的非线性模型液体媒质超声波电机运行特性的实验研究与分析集中绕组永磁无刷直流电机电枢反应及绕组电感的解析计算永磁同步电动机直接转矩控制的弱磁运行分析永磁直线同步电机推力波动优化及实验研究基于恒定开关频率空间矢量调制的永磁同步电机直接转矩控制

写论文需要介绍其制作原理：利用电磁感应原理制成的。外力(水轮机,汽轮机,内燃机等)带动转子转动,(励磁直流发电机)向转子绕组（线圈）里输入励磁电流产生磁场,磁场跟着转子旋转形成旋转磁场,切割定子的三相线圈在定子线圈中产生电流,向外部输出三相的交流电.发电机（）平台专家为你解答

直流电机毕业论文外文文献

[1] 王瑞安. 关于非独立控制励磁的他励直流电动机采用双通道LQSF直流调速系统时励磁回路控制的探讨[J]. 冶金自动化, 1983,(04) . [2] 冯方亮. 他励直流电动机机械特性实验分析[J]. 江汉大学学报, 1996,(06) . [3] 邹宝钦. 浅析他励直流电动机的可控硅调速[J]. 福建电力与电工, 1997,(04) . [1] 孟祥霓. 直流电动机机械特性测定方法的研究[J]. 济南大学学报(社会科学版), 1997,(03) [2] 甄光裕. 直流电动机机械特性的估算分析[J]. 电机技术, 2002,(04) [3] 刘荣林. 航空直流电动机机械特性的无载测试[J]. 中国民航飞行学院学报, 2004,(05) [4] 董成明. 电驱动钻机的直流电动机选型[J]. 电气传动自动化, 2000,(01) [5] 陈明德, 魏(王美)琪. 直流电动机的f(I,M,n)特性研究[J]. 微特电机, 1981,(01) [6] 李颖，赵振玉. 直流电动机倒拉反接制动机械特性测定[J]. 青岛大学学报(工程技术版), 1994,(02) [7] 刘建华. 确保复励直流电动机稳定运行的有效方法[J]. 电机技术, 1994,(04) [8] 罗毅, 李莺. 浅析电力拖动系统稳定运行的充要条件[J]. 太原师范学院学报(自然科学版), 2006,(02) [9] 杜广豫. 比例法在他励直流电动机的调速计算和稳定运行状态计算中的应用[J]. 东方电机, 1995,(03) [10] 徐专政. 使用直流电动机检验触发绕组[J]. 摩托车, 2004,(09)

直流电动机毕业论文

1．以AT89S51单片机为控制核心，对直流电动机的转速和转向进行控制；2．设计直流电动机的转速检测电路；3．采用5W直流玩具电动机为控制对象，设计相应的驱动电路；4．设计4个按键，其中两个用于调节直流电动机的转速，另两个用于设定转向；

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。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率[1]。本设计主电路采用晶闸管三相全控桥整流电路供电方案，控制电路由软件实现系统的功能，取代传统的双闭环调速系统。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数字化[2]。

直流电动机研究论文

论文题目：直流电动机调速器硬件设计专业：自动化本科生：刘小煜（签名）＿＿＿＿指导教师：胡晓东（签名）＿＿＿＿直流电动机调速器硬件设计摘要直流电动机广泛应用于各种场合,为使机械设备以合理速度进行工作则需要对直流电机进行调速。该实验中搭建了基于C8051F020单片机的转速单闭环调速系统，利用PWM信号改变电动机电枢电压，并由软件完成转速单闭环PI控制，旨在实现直流电动机的平滑调速，并对PI控制原理及其参数的确定进行更深的理解。实验结果显示，控制8位PWM信号输出可平滑改变电动机电枢电压，实现电动机升速、降速及反转等功能。实验中使用霍尔元件进行电动机转速的检测、反馈。期望转速则可通过功能按键给定。当选择比例参数为、积分参数为时，电机转速可以在3秒左右达到稳定。由实验结果知，该单闭环调速系统可对直流电机进行调速，达到预期效果。关键字：直流电机， C8051F020，PWM，调速，数字式Subject: Hardware Design of Speed Regulator for DC motorMajor: AutomationName: Xiao yu Liu (Signature)＿＿＿＿Instructor:Xiao dong Hu (Signature) ＿＿＿＿Hardware Design of Speed Regulator for DC motorAbstractThe dc motor is a widely used machine in various speed regulaiting systerm is used to satisfy the requirement that the speed of dc motor be controlled over a range in some applications. In this experiment,the digital Close-loop control systerm is based on C8051F020 used PI regulator and PWM to regulate the speed of dc motor. The method of speed regulating of dc motor is discussed in this paper and, make a deep understanding about PI to experiment ,the armature voltage can be controlled linearnized with regulating the 8 bit the dc motor can accelerate or decelerate or experiment, hall component is used as a detector and feed back the speed .The expecting speed can be given by using the PI regulator,the dc motor will have a stable speed in ten seconds when choose P value as and I value as . At last,the experiment shows that the speed regulating systerm can work as words: dc motor,C8051F020,PWM,speed regulating,digital目录第一章绪论直流调速系统发展概况国内外发展概况国内发展概况国外发展概况总结本课题研究目的及意义论文主要研究内容 4第二章直流电动机调速器工作原理直流电机调速方法及原理直流电机PWM(脉宽调制)调速工作原理转速负反馈单闭环直流调速系统原理单闭环直流调速系统的组成速度负反馈单闭环系统的静特性转速负反馈单闭环系统的基本特征转速负反馈单闭环系统的局限性采用PI调节器的单闭环无静差调速系统数字式转速负反馈单闭环系统原理原理框图数字式PI调节器设计原理 18第三章直流电动机调速器硬件设计系统硬件设计总体方案及框图系统硬件设计总体方案总体框图系统硬件设计 C8051F020单片机单片机简介使用可编程定时器/计数器阵列获得8位PWM信号单片机端口配置主电路 LED显示电路按键控制电路转速检测、反馈电路 12V电源电路硬件设计总结 31第四章实验运行结果及讨论实验条件及运行结果开环系统运行结果单闭环系统运行结果结果分析及讨论实验中遇到的问题及讨论 33结论 34致谢 35参考文献 36论文小结 38附录1 直流电动机调速器硬件设计电路图 39附录2 直流电动机控制系统程序清单 42附录3 硬件实物图 57第一章绪论直流调速系统发展概况在现代工业中，电动机作为电能转换的传动装置被广泛应用于机械、冶金、石油化学、国防等工业部门中，随着对生产工艺、产品质量的要求不断提高和产量的增长，越来越多的生产机械要求能实现自动调速。在可调速传动系统中，按照传动电动机的类型来分，可分为两大类：直流调速系统和交流调速系统。交流电动机直流具有结构简单、价格低廉、维修简便、转动惯量小等优点，但主要缺点为调速较为困难。相比之下，直流电动机虽然存在结构复杂、价格较高、维修麻烦等缺点，但由于具有较大的起动转矩和良好的起、制动性能以及易于在宽范围内实现平滑调速，因此直流调速系统至今仍是自动调速系统的主要形式。直流调速系统的发展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术和微机应用技术的最新发展成就。正是这些技术的进步使直流调速系统发生翻天覆地的变化。其中电机的控制部分已经由模拟控制逐渐让位于以单片机为主的微处理器控制，形成数字与模拟的混合控制系统和纯数字控制系统，并正向全数字控制方向快速发展。电动机的驱动部分所用的功率器件亦经历了几次更新换代。目前开关速度更快、控制更容易的全控型功率器件MOSFET和IGBT成为主流。功率器件控制条件的变化和微电子技术的使用也使新型的电动机控制方法能够得到实现。脉宽调制控制方法在直流调速中获得了广泛的应用。1964年和首先提出把PWM技术应用到电机传动中从此为电机传动的推广应用开辟了新的局面。进入70年代以来，体积小、耗电少、成本低、速度快、功能强、可靠性高的大规模集成电路微处理器已经商品化，把电机控制推上了一个崭新的阶段，以微处理器为核心的数字控制（简称微机数字控制）成为现代电气传动系统控制器的主要形式。PWM常取代数模转换器（DAC）用于功率输出控制，其中，直流电机的速度控制是最常见的应用。通常PWM配合桥式驱动电路实现直流电机调速，非常简单，且调速范围大。在直流电动机的控制中，主要使用定频调宽法。目前，电机调速控制模块主要有以下三种：（1）、采用电阻网络或数字电位器调整直流电机的分压，从而达到调速的目的；（2）、采用继电器对直流电机的开或关进行控制，通过开关的切换对电机的速度进行调整；（3）、采用由IGBT管组成的H型PWM电路。用单片机控制IGBT管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。国内外发展概况国内发展概况我国从六十年代初试制成功第一只硅晶闸管以来，晶闸管直流调速系统开始得到迅速的发展和广泛的应用。用于中、小功率的～200KW晶闸管直流调速装置已作为标准化、系列化通用产品批量生产。目前，全国各大专院校、科研单位和厂家都在进行数字式直流调速系统的开发，提出了许多关于直流调速系统的控制算法：（1）、直流电动机及直流调速系统的参数辩识的方法。该方法据系统或环节的输入输出特性，应用最小二乘法，即可获得系统环节的内部参数。所获得的参数具有较高的精度，方法简便易行。（2）、直流电动机调速系统的内模控制方法。该方法依据内模控制原理，针对双闭环直流电动机调速系统设计了一种内模控制器，取代常规的PI调节器，成功解决了转速超调问题，能使系统获得优良的动态和静态性能，而且设计方法简单，控制器容易实现。（3）、单神经元自适应智能控制的方法。该方法针对直流传动系统的特点，提出了单神经元自适应智能控制策略。这种单神经元自适应智能控制系统不仅具有良好的静、动态性能，而且还具有令人满意的鲁棒性与自适应性。（4）、模糊控制方法。该方法对模糊控制理论在小惯性系统上对其应用进行了尝试。经电机实验证明，模糊控制理论可以用于直流并励电动机的限流起动和恒速运行控制，并能获得理想的控制曲线。上诉的控制方法仅是直流电机调速系统应用和研究的一个侧面，国内外还有许多学者对此进行了不同程度的研究。国外发展概况随着各种微处理器的出现和发展，国外对直流电机的数字控制调速系统的研究也在不断发展和完善，尤其80年代在这方面的研究达到空前的繁荣。大型直流电机的调速系统一般采用晶闸管整流来实现，为了提高调速系统的性能，研究工作者对晶闸管触发脉冲的控制算法作了大量研究，提出了内模控制算法、I-P控制器取代PI调节器的方法、自适应和模糊PID算法等等。目前，国外主要的电气公司，如瑞典ABB公司，德国西门子公司、AEG公司，日本三菱公司、东芝公司、美国GE公司等，均已开发出数字式直流调装置，有成熟的系列化、标准化、模版化的应用产品供选用。如西门子公司生产的SIMOREG-K 6RA24 系列整流装置为三相交流电源直接供电的全数字控制装置，其结构紧凑，用于直流电机电枢和励磁供电，完成调速任务。设计电流范围为15A至1200A，并可通过并联SITOR可控硅单元进行扩展。根据不同的应用场合，可选择单象限或四象限运行的装置，装置本身带有参数设定单元，不需要其它任何附加设备便可以完成参数设定。所有控制调节监控及附加功能都由微处理器来实现，可选择给定值和反馈值为数字量或模拟量。总结随着生产技术的发展，对直流电气传动在起制动、正反转以及调速精度、调速范围、静态特性、动态响应等方面都提出了更高的要求，这就要求大量使用直流调速系统。因此人们对直流调速系统的研究将会更深一步。本课题研究目的及意义直流电动机是最早出现的电动机，也是最早实现调速的电动机。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，高效率，优异的动态特性，现在仍是大多数调速控制电动机的最优选择。因此研究直流电机的速度控制，有着非常重要的意义。随着单片机的发展，数字化直流PWM调速系统在工业上得到了广泛的应用，控制方法也日益成熟。它对单片机的要求是：具有足够快的速度；有PWM口，用于自动产生PWM波；有捕捉功能，用于测频；有A/D转换器、用来对电动机的输出转速、输出电压和电流的模拟量进行模/数转换；有各种同步串行接口、足够的内部ROM和RAM，以减小控制系统的无力尺寸；有看门狗、电源管理功能等。因此该实验中选用Cygnal公司的单片机C8051F020。通过设计基于C8051F020单片机的直流PWM调速系统并调试得出结论，在掌握C8051F020的同时进一步加深对直流电动机调速方法、PI控制器的理解，对运动控制的相关知识进行巩固。论文主要研究内容本课题的研究对象为直流电动机，对其转速进行控制。基本思想是利用C8051F020自带的PWM口，通过调整PWM的占空比，控制电机的电枢电压，进而控制转速。系统硬件设计为：以C8051F020为核心，由转速环、显示、按键控制等电路组成。具体内容如下：（1）、介绍直流电动机工作原理及PWM调速方法。（2）、完成以C8051F020为控制核心的直流电机数字控制系统硬件设计。（3）、以该系统的特点为基础进行分析，使用PWM控制电机调速，并由实验得到合适的PI控制及相关参数。（4）、对该数字式直流电动机调速系统的性能做出总结。第二章直流电动机调速器工作原理直流电机调速方法及原理直流电动机的转速和各参量的关系可用下式表示：由上式可以看出，要想改变直流电机的转速，即调速，可有三种不同的方式：调节电枢供电电压U，改变电枢回路电阻R，调节励磁磁通Φ。3种调速方式的比较表2-1所示.表2-1 3种电动机调速方式对比调速方式和方法控制装置调速范围转速变化率平滑性动态性能恒转矩或恒功率效率改变电枢电阻串电枢电阻变阻器或接触器、电阻器 2:1 低速时大用变阻器较好用接触器、电阻器较差无自动调节能力恒转矩低改变电枢电压电动机-发电机组发电机组或电机扩大机（磁放大器） 10:1～20:1 小好较好恒转矩 60%～70%静止变流器晶闸管变流器 50:1～100:1 小好好恒转矩 80%～90%直流脉冲调宽晶体管或晶闸管直流开关电路 50:1～100:1 小好好恒转矩 80%～90%改变磁通串联电阻或可变直流电源直流电源变阻器 3:1～5:1 较大差差恒功率 80%～90%电机扩大机或磁放大器好较好晶闸管变流器好由表2-1知，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佳，而变电枢电压调速方法亦是应用最广的调速方法。直流电机PWM(脉宽调制)调速工作原理在直流调速系统中，开关放大器提供驱动电机所需要的电压和电流，通过改变加在电动机上的电压的平均值来控制电机的运转。在开关放大器中，常采用晶体管作为开关器件，晶体管如同开关一样，总是处在接通和断开的状态。在晶体管处在接通时，其上的压降可以略去；当晶体管处在断开时，其上的压降很大，但是电流为零，所以不论晶体管导通还是关断，输出晶体管中的功耗都是很小的。一种比较简单的开关放大器是按照一个固定的频率去接通和断开放大器，并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”的相位宽窄，这样的放大器被称为脉冲调制放大器。PWM脉冲宽度调制技术就是通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得获得所需要波形（含形状和幅值）的技术。根据PWM控制技术的特点，到目前为止主要有八类方法：相电压控制PWM、线电压控制PWM、电流控制PWM、非线性控制PWM，谐振软开关PWM、矢量控制PWM、直接转矩控制PWM、空间电压矢量控制PWM。利用开关管对直流电动机进行PWM调速控制原理图及输入输出电压波形如图2-1、图2-2所示。当开关管MOSFET的栅极输入高电平时，开关管导通，直流电动机电枢绕组两端由电压。秒后，栅极输入变为低电平，开关管截止，电动机电枢两端电压为0。秒后，栅极输入重新变为高电平，开关管的动作重复前面的过程。这样，对应着输入的电平高低，直流电动机电枢绕组两端的电压波形如图2-2所示。电动机的电枢绕组两端的电压平均值为：式2-1式中 ——占空比，占空比表示了在一个周期里，开关管导通的时间与周期的比值。的变化范围为0≤≤1。由式2-1可知，当电源电压不变的情况下，电枢的端电压的平均值取决于占空比的大小，改变值就可以改变端电压的平均值，从而达到调速的目的，这就是PWM调速原理。在PWM调速时，占空比是一个重要参数。以下是三种可改变占空比的方法：（1）、定宽调频法:保持不变，改变，从而改变周期（或频率）。（2）、调宽调频法：保持不变，改变，从而改变周期（或频率）。（3）、定频调宽法：保持周期（或频率）不变，同时改变、。前2种方法由于在调速时改变了控制脉冲的周期（或频率），当控制脉冲的频率与系统的固有频率接近时，将会引起振荡，因此应用较少。目前，在直流电动机的控制中，主要使用第3种方法。图2-1 PWM调速控制原理图2-2 输入输出电压波形产生PWM控制信号的方法有4种，分别为：（1）、分立电子元件组成的PWM信号发生器这种方法是用分立的逻辑电子元件组成PWM信号电路。它是最早期的方式，现在已经被淘汰了。（2）、软件模拟法利用单片机的一个I/O引脚，通过软件对该引脚不断地输出高低电平来实现PWM信号输出。这种方法要占用CPU大量时间，需要很高的单片机性能，易于实现，目前也逐渐被淘汰。（3）、专用PWM集成电路从PWM控制技术出现之日起，就有芯片制造商生产专用的PWM集成电路芯片，现在市场上已有许多种。这些芯片除了由PWM信号发生功能外，还有“死区”调节功能、保护功能等。在单片机控制直流电动机系统中，使用专用PWM集成电路可以减轻单片机负担，工作也更可靠。（4）、单片机PWM口新一代的单片机增加了许多功能，其中包括PWM功能。单片机通过初始化设置，使其能自动地发出PWM脉冲波，只能在改变占空比时CPU才进行干预。其中常用后两中方法获得PWM信号。实验中使用方法（4）获得PWM信号。转速负反馈单闭环直流调速系统原理单闭环直流调速系统的组成只通过改变触发或驱动电路的控制电压来改变功率变换电路的输出平均电压，达到调节电动机转速的目的，称为开环调速系统。但开环直流调速系统具有局限性：（1）、通过控制可调直流电源的输入信号，可以连续调节直流电动机的电枢电压，实现直流电动机的平滑无极调速，但是，在启动或大范围阶跃升速时，电枢电流可能远远超过电机额定电流，可能会损坏电动机，也会使直流可调电源因过流而烧毁。因此必须设法限制电枢动态电流的幅值。（2）、开环系统的额定速降一般都比较大，使得开环系统的调速范围D都很小，对于大部分需要调速的生产机械都无法满足要求。因此必须采用闭环反馈控制的方法减小额定动态速降，以增大调速范围。（3）、开环系统对于负载扰动是有静差的。必须采用闭环反馈控制消除扰动静差为克服其缺点，提高系统的控制质量，必须采用带有负反馈的闭环系统，方框图如图2-3所示。在闭环系统中，把系统输出量通过检测装置（传感器）引向系统的输入端，与系统的输入量进行比较，从而得到反馈量与输入量之间的偏差信号。利用此偏差信号通过控制器（调节器）产生控制作用，自动纠正偏差。因此，带输出量负反馈的闭环控制系统能提高系统抗扰性，改善控制精度的性能，广泛用于各类自动调节系统中。

双闭环调速系统ASR和ACR结构及参数设计一．基本思想本文应用工程设计方法来设计转速、电流双闭环调速系统的两个调节器。按照设计多环控制系统先内环后外环的一般原则，从内环开始，逐步向外扩展。在双闭环系统中，应该首先设计电流调节器，然后把整个电流环看作是转速系统中的一个环节，再设计转速调节器。首先考虑应把电流环校正成哪一类典型系统。从稳态要求上看，希望电流无静差，以得到理想的堵转特性，所以采用Ⅰ型系统就够了。再从动态上看，实际系统不允许电枢电流在突加控制作用下时有太大的超调，以保证电流在动态过程不超过允许值，而对电网电压波动的及时抗扰作用只是次要的因素。因而电流环应以跟随性能为主，即应选择典型Ⅰ型系统。对于转速环，由于要求满足系统抗干扰性能好、转速无静差，并且系统结构决定将转速环校正成典型Ⅱ系统。二．双闭环调速系统的实际动态结构框图图2-1 双闭环调速系统的动态结构框图双闭环调速系统的实际动态结构框图如图2-1。由于电流检测信号中常含有交流分量，为了不使它影响到调节器的输入，需要加低通滤波。这样的滤波环节传递函数可用一阶惯性环节来表示，其滤波时间常数按需要选定，以滤平电流检测信号为准。然而，在抑制交流分量的同时，滤波环节也延迟了反馈信号的作用，为了平衡这个延迟作用，在给定信号通道上加入一个同等时间常数的惯性环节，称作给定滤波环节。其意义是让给定信号和反馈信号经过相同的延时，使得二者在时间上恰好的配合。由测速发电机得到的转速反馈电压含有换向纹波，因此也需要滤波，滤波时间常数用表示。根据和电流环一样的道理，在转速给定通道上也加入时间常

前言11.总体设计方案2（一）方案一：PWM波调速2（二）方案二：晶闸管调速22.单元模块设计3（一）H桥驱动电路设计方案3（二）调速设计方案5（三）系统硬件电路设计61.电源电路62．H桥驱动电路63．基于霍尔传感器的测速模块74．LCD显示模块8（四）调速设计模块91．PWM波软件软件设计92．测速软件设计123.系统功能调试13（一）调试软件介绍13（二）直流电机的调速功能仿真141．调速前的波形图142．调速后的波形图14（三）电机速度的测量并显示功能仿真15（四）系统的电路原理图15（五）系统的PCB图164.设计总结175.参考文献17附录17