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直流电机的PWM调速
文章来源:永阜康科技 更新时间:2018/1/25 12:42:00

①直流电机的PWM调速原理与交流电机调速原理不同,它不是通过调频方式去调节电机的转速,而是通过调节驱动电压脉冲宽度的方式,并与电路中一些相应的储能元件配合,改变了输送到电枢电压的幅值,从而达到改变直流电机转速的目的。它的调制方式是调幅

在使用PWM控制的直流无刷电动机中,PWM控制有两种方式:

1.使用PWM信号,控制三极管的导通时间,导通的时间越长,那么做功的时间越长,电机的转速就越高

2.使用PWM控制信号控制三极管导通时间,改变控制电压高低来实现

PWM的占空比决定输出到直流电机的平均电压.

PWM不是调节电流的.PWM的意思是脉宽调节,也就是调节方波高电平和低电平的时间比,一个20%占空比波形,会有20%的高电平时间和80%的低电平时间,而一个60%占空比的波形则具有60%的高电平时间和40%的低电平时间,占空比越大,高电平时间越长,则输出的脉冲幅度越高,即电压越高.如果占空比为0%,那么高电平时间为0,则没有电压输出.如果占空比为100%,那么输出全部电压. 

所以通过调节占空比,可以实现调节输出电压的目的,而且输出电压可以无级连续调节.

②具体而言

1.脉宽 调 制 (PWM)是利用数字输出对模拟电路进行控制的一种有效技术,尤其是在对电机的转速控制方面,可大大节省能量。PWM 具有很强的抗噪性,且有节约空间、比较经济等特点。模拟控制电路有以下缺陷:模拟电路容易随时间漂移,会产生一些不必要的热损耗,以及对噪声敏感等。而在用了PWM技术后,避免了以上的缺陷,实现了用数字方式来控制模拟信号,可以大幅度降低成本和功耗。

2.直流无刷电机

直流无刷电机由电动机、转子位置传感器和电子开关线路三部分组成。直流电源通过开关线路向电动机定子绕组供电,电动机转子位置由位置传感器检测并提供信号去触发开关线路中的功率开关元件使之导通或截止,从而控制电动机的转动。在应用实例中,磁极旋转,电枢静止,电枢绕组里的电流换向借助于位置传感器和电子开关电路来实现。电机的电枢绕组作成三相,转子由永磁材料制成,与转子轴相连的位置传感器采用霍尔传感器。3600范围内,两两相差1200安装,共安装三个。为了提高电机的特性,电机采用二相导通星形三相六状态的工作方式。开关电路采用三相桥式接线方式。

调速以及稳速控制

在调 速 电 路中,主要采用时基电路LM555和脉宽调制器SG1525来完成,LM555用于产生一个占空比一定、且有固定频率的方波信号。SG1525为单片脉宽调制型控制器芯片,具有输出5.1V 的基准稳压电源,误差放大器、振荡频率在100^ 400kHz范围内的锯齿波振荡器、软启动电路、关闭电路、脉宽调制比较器、RS寄存器以及保护电路等。它解决了PWM电路的集成化问题,在实例中用此芯片来实现系统的调速。在具体的电路中,首先对位置传感器信号进行整形,形成所需要的前后沿很陡,具有一定宽度的波形。经微分电路微分,产生的微分脉冲去触发时基电路LM555,形成占空比为2:1的方波,方波频率约为200Hzo

此方波频率计算公式为:f= n * p/ 60式中,Y1为电机的额定转速r/min, f为位置传感器输出信号的频率、P为电机的极对数。方 波 经 滤波器滤波后,形成直流电压送人脉宽调制器,与脉宽调制器的反馈电压进行比较,利用得到的误差信号去控制脉宽调制器输出的调制方波脉冲的宽度变化,即PWM输出脉冲占空比的变化,利用占空比的变化调整加在电机电枢绕组上的电压,改变电压随即改变电机电流,转速依据电流的大小来改变。

结束语:在应用实例中,PWM对调速系统来说,有如下优点:系统的响应速度和稳定精度等指标比较好;电枢电流的脉动量小,容易连续,而且可以不必外加滤波电抗也可以平稳工作;系统的调速范围宽;使用元件少、线路简单。

就是调节脉宽,来达到调节电压的目的,最终还是控制转速。

 
 
 
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