EDA课程设计报告
直流电机的PWM调速
一、概述
直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调速范围广；过载能力大， 能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的快速起动、制动和反转；能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求。电动机调速系统采用微机实现数字化控制，是电气传动发展的主要方向之一。采用微机控制后，整个调速系统实现全数字化，结构简单，可靠性高，操作维护方便，电动机稳态运转时转速精度可达到较高水平，静动态各项指标均能较好地满足工业生产中高性能电气传动的要求。由于CPLD/FPGA性能优越，具有较佳的性能价格比，所以在工业过程及设备控制中得到日益广泛的应用。
PWM 调速系统与可控整流式调速系统相比有下列优点：由于PWM 调速系统的 开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可获得平稳的直流电流，低速特性好；同样，由于开关频率高，快速响应特性好，动态抗干扰能力强，可以获得很宽的频带；开关器件只工作在开关状态，主电路损耗小，装置效率高。
二、PWM调速的原理
图（1）
图（1）是全桥型的电机驱动电路，利用的是三极管的电流放大来驱动电机。从图上我们可以看到当Q4和Q3导通时，电机正转；当Q1和Q2导通时，电机反转。
设电机速度从静止开始加速，如图（2）所示，首先Q3，Q4必须维持导通一段时间，此时电机所承受的电压约为供电电压U，称之为强加速。待速度接近目标速度时，加速可以减缓，此时Q3，Q4和Q1，Q2轮流导通，只是Q3，Q4在一个周期内所导通的时间ton比Q1，Q2导通的时间toff长一些，在此称为弱加速。任何时刻，电机所承受的平均电压UO，表示为 UO = U×(ton-toff)( ton +toff)。如果速度已经达到目标，便可以调整toff 和ton的时间比例使之相等，此时平均电压为0，是定速控制。由此可知，平均电压若为正值时，是加速控制；负值时是减速控制；为零时即达到匀速。
图（2）
三、程序的设计
在整个程序设计中，我们可以把他分成几个部分
1、 PWM波形的产生
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY PWM IS
PORT ( CLK : IN STD_LOGIC; U_D ,D_D: IN STD_LOGIC;
CQ : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)); END PWM;
ARCHITECTURE ONE OF PWM IS
SIGNAL CQI : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); BEGIN
PROCESS(CLK) BEGIN
IF CLK'EVENT AND CLK = '1' THEN IF U_D = '1'AND D_D = '0' THEN
IF CQI = 255 THEN CQI <= \ ELSE CQI <= CQI + 1;
END IF;
ELSIF U_D = '0'AND D_D = '1' THEN IF CQI=0 THEN CQI <= \ ELSE CQI<= CQI-1;
END IF;
ELSE CQI <= CQI; END IF; END IF; END PROCESS; CQ <= CQI; END PROCESS ; END ONE;
上述程序中，一个PWM周期由256个时钟周期clk组成。通过U_D和D_D来改变一个周期中PWM周期中高低电平的比值，即PWM输出信号的占空比。驱动直流电机转动的是PWM电流的平均值，PWM输出信号的占空比变化，也就改变了直流电机的转速。
U_D表示增加占空比； D_D表示减少占空比。 下面四幅仿真图表示的是四种状态： 当U_D=1，D_D=0时CQ增加； 当U_D=0，D_D=1时CQ减少； 当U_D=1，D_D=1时CQ不变；
直流电机的速度控制
