基于pwm技術(shù)的直流電機(jī)控制系統(tǒng)

1、基于基于PWMPWM技術(shù)的直流電機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)的直流電機(jī)控制系統(tǒng)由于直流電機(jī)具有良好的起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速性能，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、航天領(lǐng)域等各個(gè)方面。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，脈寬調(diào)制（PWM）調(diào)速技術(shù)已成為直流電機(jī)常用的調(diào)速方法，具有調(diào)速精度高、響應(yīng)速度快、調(diào)速范圍寬和功耗低等特點(diǎn)。而以H橋電路作為驅(qū)動(dòng)器的功率驅(qū)動(dòng)電路，可方便地實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的四象限運(yùn)行，包括正轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動(dòng)，已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代直流電機(jī)伺服系統(tǒng)中。１.直流電機(jī)PW

2、M調(diào)速控制原理眾所周知，直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式為【1】：n=(UIR)Kφ其中U為電樞端電壓，I為電樞電流，R為電樞電路總電阻，φ為每極磁通量，K為電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)。直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制可分為勵(lì)磁控制法與電樞電壓控制法。勵(lì)磁控制法用得很少，大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合都使用電樞電壓控制法。隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，改變電樞電壓可通過(guò)多種途徑實(shí)現(xiàn)，其中脈沖寬度調(diào)制(PWM)便是常用的改變電樞電壓的一種調(diào)速方法。其方法是通過(guò)改變電機(jī)電樞電壓接通時(shí)間與通電周期的比值(

3、即占空比)來(lái)調(diào)整直流電機(jī)的電樞電壓U，從而控制電機(jī)速度。PWM的核心部件是電壓脈寬變換器，其作用是根據(jù)控制指令信號(hào)對(duì)脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制，以便用寬度隨指令變化的脈沖信號(hào)去控制大功率晶體管的導(dǎo)通時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)電樞繞組兩端電壓的控制。電壓脈寬變換器結(jié)構(gòu)如圖1所示，由三角波發(fā)生器、加法器和比較器組成。三角波發(fā)生器用于產(chǎn)生一定頻率的三角波UT，該三角波經(jīng)加法器與輸入的指令信號(hào)UI相加，產(chǎn)生信號(hào)UIUT，然后送入比較器。比較器是一個(gè)工作在開(kāi)環(huán)狀態(tài)下的運(yùn)

4、算放大器，具有極高的開(kāi)環(huán)增益及限幅開(kāi)關(guān)特性。兩個(gè)輸入端的信號(hào)差的微弱變化，會(huì)使比較器輸出對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)信號(hào)。一般情況下，比較器負(fù)輸入端接地，信號(hào)UIUT從正端輸入。當(dāng)UIUT＞０時(shí)，比較器輸出滿(mǎn)幅度的正電平；當(dāng)UIUT＜０時(shí)，比較器輸出滿(mǎn)幅度的負(fù)電平。由圖3可以看出，首先由單片機(jī)發(fā)出電機(jī)邏輯控制信號(hào)，主要包括電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向信號(hào)Dir，電機(jī)調(diào)速信號(hào)PWM及電機(jī)制動(dòng)信號(hào)Brake，然后由TL494進(jìn)行脈寬調(diào)制，其輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)H橋功率電路來(lái)驅(qū)動(dòng)直流

5、電機(jī)。其中H橋是由4個(gè)大功率增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的，其作用是改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向，并對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行放大。3.TL494脈沖寬度調(diào)制電路31TL494各管腳功能。在實(shí)現(xiàn)電機(jī)PWM控制的電路中，本系統(tǒng)選用TL494芯片，其內(nèi)部電路由基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路、振蕩電路、間歇期調(diào)整電路、兩個(gè)誤差放大器、脈寬調(diào)制比較器以及輸出電路等組成。，共16個(gè)管腳，其功能結(jié)構(gòu)如圖4所示。TL494芯片廣泛應(yīng)用于單端正激雙管式、半橋式、全橋式開(kāi)關(guān)電源。其片內(nèi)資源有【2】：集成