直流电机PWM可逆调速系统设计

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直流电机PWM可逆调速系统设计

作者：郭小龙

来源：《山东工业技术》2016年第02期

摘要：旋转电机的形式主要有三种：直流电机、异步电机、同步电机。其中，直流电机

由于具有较为完善的启动性能和宽广平滑的调速特性在生产和生活的各个领域得到广泛的应用。本文对直流电机的调速方法进行了分析，重点对PWM控制的直流电机调速系统进行了设计。

关键词：直流电机；PWM；调速

DOI：10.16640/https://www.wendangku.net/doc/426529119.html,ki.37-1222/t.2016.02.158

0 引言

直流电机是形成最早的一种电机形式，广泛应用于交运、航天、自动化等各种领域中。早期的直流电机控制系统由各种非线性电子电路组成，结构复杂、功能单一，限制了其应用。随着电力电子技术的发展和进步，脉冲宽度调制技术（Pulse-Width Modulation，简称PWM）逐渐成熟，在很大程度上带动了直流电机的发展。PWM的主要原理是通过控制半导体器件的通断来产生一系列幅度相同、宽度不等的矩形波，根据等面积定则可以通过控制这些矩形波的宽度来模拟各种形式的信号，即PWM通过控制半导体器件的通断时间来控制输出电压的幅值和频率。

随着电子技术、信息技术和控制技术的发展，采用芯片对直流电机的速度进行调节逐渐得到应用。芯片在直流电机调速系统中的主要作用是产生PWM调制信号，还具有一定的其他控制功能。单片机以其占地面积小、能耗低、价格便宜、使用简便而成为直流电机调速系统的第一选择。

1 直流电机的调速方法

根据直流电机的基本工作原理，其转速主要由三个条件决定：端电压U、主磁通Φ和电

枢回路内阻R，根据这三个条件可以将直流电机的调速方法分为三种。

（1）改变端电压U调速。直流电机的转速与其端电压U正相关，调节端电压U的高低可以连续得调节转速的快慢，在调节的过程中，电机的转矩近似保持恒定。采用这种方式，可以获得比较快的响应速度和比较平滑的速度特性，但是需要装置额外的可调电源，价格较高。

（2）改变主磁通Φ调速。通过调节励磁电流If的大小可以方便得控制电机主磁通Φ的高低，进而改变直流电机的转速。在调节的过程中，直流电机的电磁功率近似保持恒定。采用这