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直流电机调速系统的技术原理

 直流电机转速控制可分为励磁控制法与电枢电压控制法。励磁控制法用得很少,大多数应用场合都使用电枢电压控制法。随着电力电子技术的进步,改变电枢电压可通过多种途径实现,其中脉冲宽度调制 (PWM)便是常用的改变电枢电压的一种调速方法。其方法是通过改变电机电枢电压接通时间与通电周期的比值(即占空比)来调整直流电机的电枢电压U,从而控制电机速度,下面就来给大家说说。

直流电机调速

PWM的核心部件是电压-脉宽变换器,其作用是根据控制指令信号对脉冲宽度进行调制,以便用宽度随指令变化的脉冲信号去控制大功率晶体管的导通时间,实现对电枢绕组两端电压的控制。
三角波发生器用于产生一定频率的三角波UT,该三角波经加法器与输入的指令信号UI相加,产生信号UI UT,然后送入比较器。比较器是一个工作在开环状态下的运算放大器,具有极高的开环增益及限幅开关特性。两个输入端的信号差的微弱变化,会使比较器输出对应的开关信号。一般情况下,比较器负输入端接地,信号UI UT从正端输入。当UI UT>0时,比较器输出满幅度的正电平;当UI UT0时,比较器输出满幅度的负电平。
电压-脉宽变换器对信号波形的调制过程如图2所示。由于比较器的限幅特性,输出信号US的幅度不变,但脉冲宽度随UI的变化而变化,US的频率由三角波的频率所决定。
当指令信号UI=0时,输出信号US为正负脉冲宽度相等的矩形脉冲,首先由单片机发出电机逻辑控制信号,主要包括电机运转方向信号Dir,电机调速信号PWM及电机制动信号Brake,然后由TL494进行脉宽调制,其输出信号驱动H桥功率电路来驱动直流电机。其中H桥是由4个大功率增强型场效应管构成的,其作用是改变电机的转向,并对驱动信号进行放大。
 

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