畢業(yè)設(shè)計（論文）-阻轉(zhuǎn)矩負(fù)載計算機(jī)速度調(diào)節(jié)拖動系統(tǒng)設(shè)計.doc

阻轉(zhuǎn)矩負(fù)載計算機(jī)速度調(diào)節(jié)拖動系統(tǒng)設(shè)計（1）-I-摘要本文以阻轉(zhuǎn)矩負(fù)載計算機(jī)速度調(diào)節(jié)拖動系統(tǒng)為研究對象，介紹了通過計算機(jī)控制來實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)正反向起動、提速、減速和停車的控制。通過在繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路內(nèi)串聯(lián)對稱電阻的方法對電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速，實(shí)現(xiàn)了對電動機(jī)正反向提速減速的控制。應(yīng)用能耗制動實(shí)現(xiàn)停車。在硬件的使用方面最大限度的使硬件結(jié)構(gòu)達(dá)到最簡，以單片機(jī)為核心建立的硬件系統(tǒng)為軟件功能最大化提供了有力的支持。關(guān)鍵詞：阻轉(zhuǎn)矩負(fù)載；轉(zhuǎn)子串電阻；停車控制-II-AbstractThisarticletaketheanti-torqueloadingcomputerspeedregulationdraggingsystemastheobjectofstudy,introducedrealizesthroughthecomputercontroltotheelectricmotorforwardandreversestarting,theincreasedspeed,thedecelerationandtheparkingcontrol.Throughconnectsthesymmetricalresistanceinthewoundrotorasynchronousmotorrotorelectriccircuitthemethodtocarryonthevelocitymodulationtotheelectricmotor,hasrealizedthecontrolwhichdeceleratestotheelectricmotorforwardandreverseincreasedspeed.Theapplicationdynamicbrakingrealizestheparking.MaximumlimitenablesthehardwarearchitectureathardwaresuseaspecttoachievemostJan,hasprovidedthepowerfulsupporttakethemonolithicintegratedcircuitasthecoreestablishmentshardwaresystemforthesoftwarefunctionmaximization.KEYWORDS:Anti-torqueloading；Rotoraddstheresistance；Controlparking-III-目錄1緒論.11.1課題背景.11.2電力拖動系統(tǒng)發(fā)展概況.31.3課題研究內(nèi)容.41.4本文安排.52系統(tǒng)總體方案論證.62.1阻轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性.62.2三相異步電動機(jī)機(jī)械特性的三種表達(dá)式.72.3三相異步電動機(jī)的固有機(jī)械特性與人為機(jī)械特性.102.3.1固有機(jī)械特性.102.3.2人為機(jī)械特性.112.4三相異步電動機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài).172.4.1電動運(yùn)行狀態(tài).172.4.2制動運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài).173電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)硬件設(shè)計.233.1單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計.233.2串口電路設(shè)計.253.3系統(tǒng)方案可行性分析.273.4系統(tǒng)總體框架.27結(jié)論.28參考文獻(xiàn).29致謝.31-1-1緒論近幾十年來，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，中、小功率電動機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人們的日常生活中都有極其廣泛的應(yīng)用。特別是在鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及家用電器中，更需要有大量的中、小功率電動機(jī)。由于這種電動機(jī)的發(fā)展及廣泛的應(yīng)用，它的使用、保養(yǎng)和維護(hù)工作也越來越重要。1.1課題背景在國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)中，廣泛地使用著各種各樣的生產(chǎn)機(jī)械，拖動生產(chǎn)機(jī)械的原動機(jī)一般都是采用電動機(jī)。電機(jī)是以電磁感應(yīng)和電磁力定律為基本工作原理進(jìn)行電能的傳遞或機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的機(jī)械。電機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)各個行業(yè)中被廣泛應(yīng)用：電機(jī)是電能的生產(chǎn)、傳輸和分配中的主要設(shè)備；電機(jī)是各種生產(chǎn)機(jī)械和裝備的動力設(shè)備；電機(jī)是自動控制系統(tǒng)中的重要元件，電機(jī)在高新技術(shù)領(lǐng)域如：磁懸浮列車、航天飛機(jī)、機(jī)器人和各種精密機(jī)床等也發(fā)揮著重要作用。始于19世紀(jì)6070年代的第二次工業(yè)技術(shù)革命，是以電力的廣泛應(yīng)用為顯著特點(diǎn)的。從此人類社會由蒸汽機(jī)時代步入了電氣化時代。在法拉第電磁感應(yīng)定律基礎(chǔ)上，一系列電氣發(fā)明相繼出現(xiàn)。1866年，德國工程師西門子制成發(fā)電機(jī)；1870年比利時人格拉姆發(fā)明了電動機(jī)，電力開始成為取代蒸汽來拖動機(jī)械裝置的新能源。隨后，各種用電設(shè)備相繼出現(xiàn)。1882年法國學(xué)者德普勒發(fā)明了遠(yuǎn)距離送電的方法。同年，美國著名發(fā)明家愛迪生創(chuàng)建了美國第一個火力發(fā)電站，把輸電線結(jié)成網(wǎng)絡(luò)。從此電力作為一種新能源而廣泛應(yīng)用。那時，電機(jī)剛剛在工業(yè)上初步應(yīng)用，各種電機(jī)初步定型，電機(jī)設(shè)計理論和電機(jī)設(shè)計計算初步建立。在我國，電機(jī)制造業(yè)也發(fā)生了巨大的變化。我國的電機(jī)生產(chǎn)從1917年至今已有90多年的歷史，經(jīng)過改革開放30年的發(fā)展，特別是近10年的發(fā)展，有了長足的進(jìn)步，令世人矚目。目前已經(jīng)形成比較完整的產(chǎn)業(yè)體系，電機(jī)產(chǎn)品的品種、規(guī)格、性能和產(chǎn)量滿足了我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。而且一些產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平。近來世界上電機(jī)行業(yè)專家紛紛預(yù)測，中國將會成為世界電動機(jī)的生產(chǎn)制造基地。近年來我國已生產(chǎn)了不少大型直流電動機(jī)、異步電動機(jī)和同步電動機(jī)；-2-在中小型電機(jī)和控制電機(jī)方面，亦自行設(shè)計和生產(chǎn)了不少新系列電機(jī)；對電機(jī)的新理論、新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料、新運(yùn)行方式和調(diào)試方法，進(jìn)行了許多研究和試驗(yàn)工作，取得不少成果。與電機(jī)發(fā)展過程一樣，電力拖動技術(shù)也有個不斷發(fā)展的過程。電動機(jī)拖動生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)稱為電力拖動(或稱為電氣傳動)。電力拖動系統(tǒng)一般由控制設(shè)備、電動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)機(jī)械和電源五部分組成。電力拖動代替蒸汽或水力拖動之初，電力拖動的方式是成組拖動，就是由一臺電動機(jī)拖動一組生產(chǎn)機(jī)械，從電動機(jī)到各個生產(chǎn)機(jī)械的能量傳遞以及各個生產(chǎn)機(jī)械之間的能量分配完全用機(jī)械的方法，靠“天軸”以及機(jī)械傳動系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，車間里有大量的“天軸”、長皮帶和皮帶輪等。這種傳動方式效率低下，生產(chǎn)率低下，灰塵大，勞動條件和衛(wèi)生條件差，且容易出事故。另外，電動機(jī)發(fā)生故障，則成組拖動的所有生產(chǎn)機(jī)械都將停車，生產(chǎn)將可能停滯。顯然這是一種落后的電力拖動方式。電氣化、信息化時代，在性能、可靠性及容量等方面，對電機(jī)提出了更高的要求。交流變頻調(diào)速系統(tǒng)及變頻電機(jī)、大功率無刷直流電機(jī)、永磁同步無刷電機(jī)等得到了很大發(fā)展。隨著新型材料和其他新技術(shù)的發(fā)展，微電機(jī)亦成為電機(jī)行業(yè)發(fā)展的亮點(diǎn)，是我國電工電器行業(yè)(電機(jī))發(fā)展的重點(diǎn)產(chǎn)品。稀土永磁電機(jī)，無軸承電機(jī)也是電機(jī)技術(shù)發(fā)展的新動向。與此相適應(yīng)，電機(jī)拖動也有了新的發(fā)展，對拖動系統(tǒng)又提出更高的要求，如要求提高加工的精度和工作的速度，要求快速啟動、制動和逆轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)很寬范圍內(nèi)的調(diào)速及整個生產(chǎn)過程的自動化等，這就需要有一整套自動控制設(shè)備組成自動化的電力拖動系統(tǒng)。而這些高要求的拖動系統(tǒng)隨著自動控制理論的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體器件和電力電子技術(shù)的采用，以及數(shù)控技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與采用，正在不斷地完善和提高。隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，對電機(jī)也提出了更高的要求，如：性能良好、運(yùn)行可靠、單位容量的重量輕體積小等，而且隨著自動控制系統(tǒng)的發(fā)展要求，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的理論基礎(chǔ)上，又派生出多種精度高、響應(yīng)快的控制電機(jī)，成為電機(jī)學(xué)科的一個獨(dú)立分支。電機(jī)制造也向著大型、巨型發(fā)展。中小型電機(jī)正向多用途、多品種方向發(fā)展，向高效節(jié)能方向發(fā)展。各種響應(yīng)快速、起停快速的特種電機(jī)在各種復(fù)雜的計算機(jī)控制系統(tǒng)和無人工廠中實(shí)現(xiàn)了比人的手腳更復(fù)雜而精巧的運(yùn)動。古老-3-的電機(jī)學(xué)已經(jīng)和電力電子學(xué)、計算機(jī)、控制論結(jié)合起來，發(fā)展成了一門新的學(xué)科。由此可見，研究電動機(jī)的工作原理并掌握電動機(jī)的各種調(diào)速方法對今后的工作和學(xué)習(xí)是十分必要的。綜上所述，電力拖動技術(shù)具有許多其他拖動方式無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)啟動、制動、反轉(zhuǎn)和調(diào)速的控制簡單、方便、快速且效率高；電動機(jī)的類型多，且具有各種不同的運(yùn)行特性來滿足各種類型生產(chǎn)機(jī)械的要求；整個系統(tǒng)各參數(shù)的檢測和信號的變換與傳送方便，易于實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。因此，電力拖動已成為國民經(jīng)濟(jì)電氣自動化的基礎(chǔ)。1.2電力拖動系統(tǒng)發(fā)展概況用電動機(jī)作為原動機(jī)的拖動方式稱為電力拖動，在一般情況下，電力拖動裝置可分為電動機(jī)、工作機(jī)構(gòu)、控制設(shè)備及電源四個組成部分，如圖1所示。圖1電力拖動系統(tǒng)示意圖電動機(jī)把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械動力，用以拖動生產(chǎn)機(jī)械的某一工作機(jī)構(gòu)。工作機(jī)構(gòu)是生產(chǎn)機(jī)械為執(zhí)行某一任務(wù)的機(jī)械部分。控制設(shè)備是由各種控制電機(jī)、電器自動化元件及工業(yè)控制計算機(jī)等組成