企肥学院学扳（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ） ２０１３年２月 第２３卷第１期 Ｆｅｂ．２０１３ Ｖｏ１．２３ Ｎｏ．１ 电机拖动综合性实验的设计与实现 张为堂，王庆龙 （合肥学院电子信息与电气工程系，合肥２３０６０１） 摘要：针对传统电机拖动验证性实验的不足，以直流并励电动机调速实验为例，阐述了ＰＷＭ控制的直流电机 并励调速系统设计实验的具体知识点，各知识点电路的设计、系统的功能、具体实验步骤和实验方法，并给出了 实验步骤流程图． 关键词：电机拖动；综合性实验；直流并励电动机调速实验 中图分类号：ＴＰ２７６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—１６２Ｘ（２０１３）叭一ｏ０５９—０４ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅａｌｉｚｅ ｏｆ Ｍｏｔｏｒ Ｄｒｉｖｅ ０ｍＤｒｅｎｅｎＳｌＶｅ Ｅｘｏｅｒｉｍｅｎｔｓ １ ●’一 ・ ・ ＺＨＡＮＧ Ｗｅｉ—ｔａｎｇ，ＷＡＮＧ Ｑｉｎｇ—ｌｏｎｇ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅ ｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅ ｉ， ２３０６０１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍｏｔｏｒ ｄｒｉｖｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｆ ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ，Ａ ＤＣ ｓｈｕｎｔ ｍｏｔｏｒ ｓｐｅｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，Ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ＰＷＭ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＤＣ ｍｏｔｏｒ ｓｐｅｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｐｏｉｎｔｓ．Ｅａｃｈ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｐｏｉｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｄｅｓｉｇｎ，ｓｙｓｔｅｍ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｉｆｃ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄ ｇｉｖｅｓ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｏｔｏｒ ｄｒｉｖｅ；ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；ＤＣ ｓｈｕｎｔ ｍｏｔｏｒ ｓｐｅｅｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ０ 引 言 验证性的电机拖动实验能在一定程度上加深学 生对课本知识的理解，但对于知识点之间的串联和融 合，则显得无能为力．这是因为存在以下几方面原因． （１）验证性实验知识面较单一，涉及的知识点也相对 肤浅．（２）知识点之间的交叉较少．为了解决这一问 题，我们需要设计有较多知识点交叉的综合性实 验．【１－２］下面结合直流并励电动机调速实验来说明综 合性实验的设计与实现过程． １普通的直流电动机调速实验 图１ 传统直流并励电动机调速实验接线图 普通的直流并励电动机调速实验如图１所示． 收稿日期：２０１２一Ｉ１—０２ 修回日期：２０１２—１２—２２ 基金项目：高等学校省级教学研究项目（２００８ｊｙｘｍ４７４）基金资助． 作者简介：张为堂（１９７６一），男，安徽蚌埠人，合肥学院电子信息与电气工程系实验师；研究方向：电力电子技术及智能 控制． ６０ 合肥学院学报（自然科学版） 第２３卷 这是一个基于天煌公司的ＤＤＳＺ一１型电机及电气技术实验装置的验证性实验，其中Ｒ１是测速电机 的启动电阻，Ｒ 是励磁电阻，Ｒ 是并励方式的励磁电阻；在一定的条件下，通过改变Ｒ 和Ｒ 的阻值就可 以改变转速，达到调速的目的．我们可以把这个实验做一些适当的电路改进，把它变成一个含多个知识点 的综合性实验． ２改进的电机调速实验设计 ２．１增进的实验知识点对电路进行了如下改进设计，增加了以下实验知识点． 调速采用ＰＷＭ脉宽调制，通过产生矩形波，改变输出电压占空比，改变直流 ２．１．１ 改进调速控制方法并励电动机的电枢电压，达到了调速的目的．Ｈ桥电机驱动电路如图２所示． 图２ Ｈ桥电机驱动电路 ２．１．２增加系统电源的设计增加一个＋５Ｖ和＋１５Ｖ电源，２２０Ｖ电源经过桥式整流和电容虑波后，经过 ７８０５和７８１５的稳压后，稳定输出＋５Ｖ和＋１５Ｖ电源、电路图如图３所示． 图３新增的电源电路 ２．１．３ 新增测速模块设计霍尔开关集成电路中的信号放大器将霍尔元件产生的幅值随磁场强度变化 的霍尔电压ＵＨ放大后再经信号变换器、驱动器进行整形、放大后输出幅值相等、频率变化的方波信 号 ．测速电路如图４所示． 第４期 张为堂，等：电机拖动综合性实验的设计与实现 ６１ 图４霍尔传感器的测速电路 ２．１．４ 系统的整体结构通过对Ｈ桥电机驱动电路产生的驱动信号进行功率放大，并把此信号加到并 励电机的电柏绕组上，驱动并励电机运行．通过励磁绕组的改变达到调速目的．除此之外，通过霍尔传感器 测速电路代替传统的测速电机，节约了实验成本．系统整体电路图如图５所示． 图５系统整体框图 相比较原来的直流并励电动机调速实验，这个实验线路可以完成各种调速方式．通过单片机编程可以 很方便地控制电机的开关，同时能方便地控制ＰＷＭ波的占空比，在一定的范围内任意的调速，相比较传 统的调速方法，调速范围得到大大提升，调速的值可以实现预置．［５－７１ ２．２改进的实验软件设计 ２．２．１ ＰＷＭ波软件控制软件设计程序流程图如图６所示．先对系统进行初始化，然后通过对按键的查 询，找到相应的模式进行相应的处理，最后完成对并励电动机的调速．
