直流電動機的PWM調壓調速原理

1、直流電動機的PW蜩壓調速原理直流電動機轉速N的表達式為：N=U-IR/K（|）由上式可得，直流電動機的轉速控制方法可分為兩類：調節(jié)勵磁磁通的勵磁控制方法和調節(jié)電樞電壓的電樞控制方法。其中勵磁控制方法在低速時受磁極飽和的限制，在高速時受換向火花和換向器結構強度的限制，并且勵磁線圈電感較大，動態(tài)響應較差，所以這種控制方法用得很少?，F(xiàn)在，大多數(shù)應用場合都使用電樞控制方法。對電動機的驅動離不開半導體功率器件。在對直流電動機電樞電壓的控制和驅動中，對半導體器件的使用上又可分為兩種方式：線性放大驅動方式和開關驅動方式。線性放大驅動方式是使半導體功率器件工作在線性區(qū)。這種方式的優(yōu)點是：控制原理簡單，輸出波動

2、小，線性好，對鄰近電路干擾小；但是功率器件在線性區(qū)工作時由于產生熱量會消耗大部分電功率，效率和散熱問題嚴重，因此這種方式只用于微小功率直流電動機的驅動。絕大多數(shù)直流電動機采用開關驅動方式C開關驅動方式是使半導體器件工作在開關狀態(tài)，通過脈寬調制PW味控制電動機電樞電壓，實現(xiàn)調速。在PWM0速時，占空比a是一個重要參數(shù)。以下3種方法都可以改變占空比的值。（1）定寬調頻法這種方法是保持t1不變，只改變t2,這樣使周期T（或頻率）也隨之改變。（2）調頻調寬法這種方法是保持t2不變，只改變t1,這樣使周期T（或頻率）也隨之改變。（3）定頻調寬法這種方法是使周期T（或頻率）保持不變，而同時改變t1和t2。

3、前兩種方法由于在調速時改變了控制脈沖的周期（或頻率），當控制脈沖的頻率與系統(tǒng)的固有頻率接近時，將會引起振蕩，因此這兩種方法用得很少。目前，在直流電動機的控制中，主要使用定頻調寬法。直流電動機雙極性驅動可逆PWh®制系統(tǒng)雙極性驅動則是指在一個PWM0期里，作為在電樞兩端的脈沖電壓是正負交替的。雙極性驅動電路有兩種，一種稱為T型，它由兩個開關管組成，采用正負電源，相當于兩個不可逆控制系統(tǒng)的組合。但由于T型雙極性驅動中的開關管要承受較高的反向電壓，因此只用在低壓小功率直流電動機驅動。另一種稱為H型。H型雙極性驅動一、顯示接口模塊方案一：液晶顯示器也是一種常用的顯示器件。它的優(yōu)點是功耗低，壽

4、命長，本身無老化問題，顯示信息量大（可以顯示字母和數(shù)字），在顯示字符上沒有限制。但價格高，接口電路較為復雜。具只在一些（袖珍型）設備上作為顯示之用。方案二：數(shù)碼管（LED是一種簡單而常用的顯示器件，通常用來指示機器的狀態(tài)和其他信息。它的優(yōu)點是價格低，壽命長，對電流，電壓的要求低及容易實現(xiàn)電路的接口等；而有其亮度較低，溫度依賴性較大等缺點。但在其系統(tǒng)中只作為簡單的顯示，且從價格等方面考慮。采用方案二來設計電路。1.電動機控制電路模塊H橋電動機驅動電路的工作原理：A:當單片機的P0.0腳輸出高電平，而P0.1腳輸出低電平時，通過光電耦合器后仍然輸出為高電平，使Q4管導通，此時Q1也處于導通狀態(tài)，但

5、Q2管的基極的電位被強行拉低，Q2管處于截止狀態(tài)。由于單片機的P0.1腳輸出低電平，Q8處于截止狀態(tài)，而此時Q7因為Q5的截止而處于導通狀態(tài)，從而使電動機形成回路，電機正常工作。B:同理可得，當P0.0腳輸出低電平，而P0.1腳輸出高電平時，三極管的狀態(tài)與上述相反，電機同樣處于正常工作狀態(tài)。C:當P0.0腳和P0.1同時為高電平或低電平，由于Q4與Q8和Q3與Q7的工作狀態(tài)相同，同時處于導通或截止，使電機兩斷電位相同，無法使電機形成閉和回路，電機不工作，著就是所謂本設計所提及的剎車狀態(tài)。由于電路中在驅動功率管的發(fā)射極各添加了一個小電感，目的是為了使電機驅動電壓更加穩(wěn)定，得到較為平滑的驅動電壓，

6、從而增加了剎車時動作的準確性，減少電機的在起動和停止的瞬間產生過大的電壓對功率管的沖擊，導致功率管的損壞。同時也提高了電機的剎車控制可靠性和準確性，不至于因慣性而導致控制上產生較大的誤差。該橋的優(yōu)點是電路的原理簡單、易控制、功耗低帶負載能力強、剎車的精度很高而且價格低廉。在驅動電路的控制信號輸入斷采用了光電隔離技術，減小H橋電機驅動電路對單片機的干擾，實現(xiàn)模擬電路與數(shù)字電路的隔離。在單片機的配合下，通過PWMH節(jié)脈寬的方法，實現(xiàn)了對驅動電機的輕松調速，通過鍵盤的配置可以對體的參數(shù)進行修改，可以使電機適應各種不同的工作狀態(tài)，而實現(xiàn)智能控制的目的。正因為采取了PWM亥技術，使我們完成基本要求的過程

7、變得簡單易行。在電路中所采取的功率管為中功率管，其中將驅動功率管設計為靈活替換方式，可以根據(jù)實際驅動電路的需要，從而調整功率管的型號而不用另行更改電路，就可以滿足電路控制的要求三、軟件模塊部分在速度控制方面，一般是能通過改變加在電機兩端的電壓來實現(xiàn)的，可以是連續(xù)改變（加直流電壓），也可以是斷續(xù)改變（加脈沖電壓）。為了簡單用，我們采用了脈寬調速，脈寬的變化可以通過硬件或軟件來實現(xiàn)。方案一硬件實現(xiàn)是通過改變振蕩電路中RC參數(shù)來調整充放電時間。若用硬件電路來實現(xiàn)，在穩(wěn)定性方面得不到保證。方案三用軟件的作法是通過設置高電平及低電平的保持時間來達到PWMJ脈寬調制目的。就比較而言，軟件調整量化指標更高、調整更可靠、更方便、更準確。因此在設計時，?？紤]方案二。脈沖頻率對電機轉機也有影響，脈沖頻率高連續(xù)性好，但帶負載能力差，頻率低則反之。經實驗發(fā)現(xiàn)，脈沖頻率在152