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可能就足以获得脉冲动很小的直流电流，电枢容易连续，系统的低速运行平稳，调速范围较宽，可达1：10000左右。又由于电流波形比V-M系统好，在相同的平均电流即相同的输出转矩下，电动机的损耗和发热都较小。
同样由于开关频率高，若与快速响应的电机配合，系统可以获得很宽的频带，因此快速响应性能好，动态抗干扰能力强。
由于电力电子器件只工作在开关状态，主电路损耗较小，装置效率比较高。
3.2.3 传感器选择
霍尔器件是一种磁传感器。按照霍尔器件的功能可将它们分为:霍尔线性器件和霍尔开关器件。前者输出模拟量，后者输出数字量，可用于磁场的测量和控制。霍尔器件具有许多优点，它们的体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高(可达1 MHz) ,耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高。此外，其工作温度范围宽。
其中最常用的有以下几种： （1）霍尔元件式位置传感器
霍尔元件式位置传感器是磁敏式位置传感器的一种。它是一种半导体器件，是利用霍尔效应制成的。当霍尔元件按要求通以电流并置于外磁场中，即输出霍尔电势信号，当其不受外磁场作用时，其输出端无信号。用霍尔元件作转子位置传感器通常有两种方式。第一种方式是将霍尔元件粘贴于电机端盖内表面，靠近霍尔元件并与之有一小间隙处，安装在与电机轴同轴的永磁体。对于两相导通星形三相六状态无刷直流电机，三个霍尔元件在空间彼此相隔120°电角度，永磁体的极弧宽度为180°电角度。这样，当电机转子旋转时，三个霍尔元件便交替输出三个宽度为180°电角、相位互差120°电角的矩形波信号。
第二种方式是直接将霍尔元件敷贴在定子电枢铁心气隙表面或绕组端部紧靠铁心处，利用电机转子上的永磁体主极作为传感器的永磁体，根据霍尔元件的输出信号即可判断转子磁极位置，将信号放大处理后便可驱动逆变器工作。 （2）电磁式位置传感器
电磁式位置传感器的定子由磁芯、高频激磁绕组和输出绕组组成。转子由扇形磁芯和非导磁衬套组成。电机运行时，输入绕组中通以高频激磁电流，当转子
扇形磁芯处在输出绕组下面时，输入和输出绕组通过定、转子磁芯耦合，输出绕组中则感应出高频信号，经滤波整形和逻辑处理后，即可控制逆变器工作。这种传感器具有较高的强度，可经受较大的振动冲击，故多用于航空航天领域。电磁式位置传感器输出信号较大，一般不需要经过放大便可直接驱动开关管，但此输出电压是交流，必须先整流。由于这种传感器过于笨重复杂，因而大大限制了其在普通条件下的应用。
3.3 电路组成
3.3.1 晶振电路
图2.3.1晶振电路图，由两个电容和一个晶振组成，晶振频率为12MHZ。
C230pFC130pFX1U119XTAL1CRYSTALVCC18XTAL2 C3图2.3.1晶振电路图 3.3.2 复位电路 图2.3.2为复位电路图，由直流电源，电容和电阻组成，其主要功能是对单片机进行复位功能。 VCCC330u10kVCC 图2.3.2复位电路图 R4
3.3.3 单相桥式整流电路
图2.3.3是单相桥式整流电路图，由4个场效应管IGBT和四个二极管组成，
其功能是将交流电转化成直流电。其负载为伺服直流电机，通过门控信号的改变可以调节电机的转速和转向
图2.3.3单相桥式整流电路图
3.3.4 调制电路
图2.3.4是调制电路图，由两个与门和一个非门组成，其功能主要是产生PWM
脉冲来控制IGBT。
12U2:A3VCC/VDD74LS08U2:BU3:A174LS04246574LS08VCC/VDD图2.3.4调制电路图
4、系统软件设计
4.1系统简介及原理
该课设是基于单片机利用脉冲宽度调制来控制伺服直流电动机的转速以及转向，是一个典型的控制系统。
脉冲宽度调制主要是改变脉冲信号的占空比来实现控制的。当增加脉冲的占空比，伺服直流电动机转速增加；反之，其速度降低。所以通过控制脉冲的占空比可以控制伺服直流电动机的转速。
单片机AT89C51，其主要功能就是将开关的模拟信号转化成数字信号，并通过固定程序，通过对信号的识别，输出相应的控制信号。采用IGBT作为开关器件的单相桥式PWM逆变电路。以电动机作为负载，工作时Q1,Q3的通断状态互补，Q2,Q4的通断状态也互补。PWM逆变电路中间是调制电路，输入信号分别是信号波和载波，输出的信号分别送至4个IGBT的门极，对其控制。
4.2系统设计原理
（1）正反转控制原理
该系统中利用开关K3控制伺服直流电动机的正反转。当开关闭合时既输入信号为1，通过单片机编程处理后，控制电动机的正转；反之，控制电动机的反转。
实现该功能的子程序为：
LOOP: JB K3,LOOPZF ；高电平逆时针转，低电平顺时针转
CLR ZF ；针转 LJMP LOOPK1 LOOPZF: SETB ZF
（2）加速控制原理
该系统中利用开关K1控制伺服直流电动机的加速。当开关闭合时既输入信号为1，通过单片机编程处理后，增加控制脉冲的占空比，从而增大了电动机两侧的电压，使伺服直流电动机加速；反之，电动机保持匀速转动。
实现该功能的子程序为：
LOOPK1: JB K1,LOOPK2 ；K1按下加速 LCALL DELAY MOV A,PWML
ADD A,#1 ；调宽值低4位加1 MOV PWML,A MOV A,PWMH
ADDC A,#0 ；调宽值高4位加1 MOV PWMH,A
JNC LOOPK2 ；最大值时 MOV PWMH,#0FFH
（3）减速控制原理
该系统中利用开关K2控制伺服直流电动机的加速。当开关闭合时既输入信号为1，通过单片机编程处理后，减少控制脉冲的占空比，从而减小了电动机两侧的电压，使伺服直流电动机减速；反之，电动机保持匀速转动。
实现该功能的子程序为：
LOOPK2: JB K2,OVER ；K2按下减速 LCALL DELAY MOV A,PWML CLR C
SUBB A,#1 ；调宽值低4位减1