①直流電機的PWM調速原理與交流電機調速原理不同，它不是通過(guò)調頻方式去調節電機的轉速，而是通過(guò)調節驅動(dòng)電壓脈沖寬度的方式，并與電路中一些相應的儲能元件配合，改變了輸送到電樞電壓的幅值，從而達到改變直流電機轉速的目的。它的調制方式是調幅
在使用PWM控制的直流無(wú)刷電動(dòng)機中，PWM控制有兩種方式：
1.使用PWM信號，控制三極管的導通時(shí)間，導通的時(shí)間越長(cháng)，那么做功的時(shí)間越長(cháng)，電機的轉速就越高
2.使用PWM控制信號控制三極管導通時(shí)間，改變控制電壓高低來(lái)實(shí)現
PWM的占空比決定輸出到直流電機的平均電壓.
PWM不是調節電流的.PWM的意思是脈寬調節,也就是調節方波高電平和低電平的時(shí)間比,一個(gè)20%占空比波形,會(huì )有20%的高電平時(shí)間和80%的低電平時(shí)間，而一個(gè)60%占空比的波形則具有60%的高電平時(shí)間和40%的低電平時(shí)間,占空比越大,高電平時(shí)間越長(cháng),則輸出的脈沖幅度越高,即電壓越高.如果占空比為0%,那么高電平時(shí)間為0,則沒(méi)有電壓輸出.如果占空比為100%,那么輸出全部電壓.
所以通過(guò)調節占空比,可以實(shí)現調節輸出電壓的目的,而且輸出電壓可以無(wú)級連續調節.
②具體而言
1.脈寬 調 制 (PWM)是利用數字輸出對模擬電路進(jìn)行控制的一種有效技術(shù)，尤其是在對電機的轉速控制方面，可大大節省能量。PWM 具有很強的抗噪性，且有節約空間、比較經(jīng)濟等特點(diǎn)。模擬控制電路有以下缺陷:模擬電路容易隨時(shí)間漂移，會(huì )產(chǎn)生一些不必要的熱損耗，以及對噪聲敏感等。而在用了PWM技術(shù)后，避免了以上的缺陷，實(shí)現了用數字方式來(lái)控制模擬信號，可以大幅度降低成本和功耗。
2.直流無(wú)刷電機
直流無(wú)刷電機由電動(dòng)機、轉子位置傳感器和電子開(kāi)關(guān)線(xiàn)路三部分組成。直流電源通過(guò)開(kāi)關(guān)線(xiàn)路向電動(dòng)機定子繞組供電，電動(dòng)機轉子位置由位置傳感器檢測并提供信號去觸發(fā)開(kāi)關(guān)線(xiàn)路中的功率開(kāi)關(guān)元件使之導通或截止，從而控制電動(dòng)機的轉動(dòng)。在應用實(shí)例中，磁極旋轉，電樞靜止，電樞繞組里的電流換向借助于位置傳感器和電子開(kāi)關(guān)電路來(lái)實(shí)現。電機的電樞繞組作成三相，轉子由永磁材料制成，與轉子軸相連的位置傳感器采用霍爾傳感器。3600范圍內，兩兩相差1200安裝，共安裝三個(gè)。為了提高電機的特性，電機采用二相導通星形三相六狀態(tài)的工作方式。開(kāi)關(guān)電路采用三相橋式接線(xiàn)方式。
調速以及穩速控制
在調 速 電 路中，主要采用時(shí)基電路LM555和脈寬調制器SG1525來(lái)完成，LM555用于產(chǎn)生一個(gè)占空比一定、且有固定頻率的方波信號。SG1525為單片脈寬調制型控制器芯片，具有輸出5.1V 的基準穩壓電源，誤差放大器、振蕩頻率在100^ 400kHz范圍內的鋸齒波振蕩器、軟啟動(dòng)電路、關(guān)閉電路、脈寬調制比較器、RS寄存器以及保護電路等。它解決了PWM電路的集成化問(wèn)題，在實(shí)例中用此芯片來(lái)實(shí)現系統的調速。在具體的電路中，首先對位置傳感器信號進(jìn)行整形，形成所需要的前后沿很陡，具有一定寬度的波形。經(jīng)微分電路微分，產(chǎn)生的微分脈沖去觸發(fā)時(shí)基電路LM555，形成占空比為2:1的方波，方波頻率約為200Hzo
此方波頻率計算公式為:f= n * p/ 60式中，Y1為電機的額定轉速r/min, f為位置傳感器輸出信號的頻率、P為電機的極對數。方 波 經(jīng) 濾波器濾波后，形成直流電壓送人脈寬調制器，與脈寬調制器的反饋電壓進(jìn)行比較，利用得到的誤差信號去控制脈寬調制器輸出的調制方波脈沖的寬度變化，即PWM輸出脈沖占空比的變化，利用占空比的變化調整加在電機電樞繞組上的電壓，改變電壓隨即改變電機電流，轉速依據電流的大小來(lái)改變。
結束語(yǔ)：在應用實(shí)例中，PWM對調速系統來(lái)說(shuō)，有如下優(yōu)點(diǎn):系統的響應速度和穩定精度等指標比較好;電樞電流的脈動(dòng)量小，容易連續，而且可以不必外加濾波電抗也可以平穩工作;系統的調速范圍寬;使用元件少、線(xiàn)路簡(jiǎn)單。
就是調節脈寬，來(lái)達到調節電壓的目的，最終還是控制轉速。 |
