基于pwm技術(shù)的直流電機控制系統(tǒng)

1、基于基于PWMPWM技術(shù)的直流電機控制系統(tǒng)技術(shù)的直流電機控制系統(tǒng)由于直流電機具有良好的起動、制動和調(diào)速性能，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、航天領(lǐng)域等各個方面。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。而以H橋電路作為驅(qū)動器的功率驅(qū)動電路，可方便地實現(xiàn)直流電機的四象限運行，包括正轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動，已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代直流電機伺服系統(tǒng)中。１.直流電機PW

2、M調(diào)速控制原理眾所周知，直流電動機轉(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為電動機結(jié)構(gòu)參數(shù)。直流電機轉(zhuǎn)速控制可分為勵磁控制法與電樞電壓控制法。勵磁控制法用得很少，大多數(shù)應(yīng)用場合都使用電樞電壓控制法。隨著電力電子技術(shù)的進步，改變電樞電壓可通過多種途徑實現(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。其方法是通過改變電機電樞電壓接通時間與通電周期的比值(

3、即占空比)來調(diào)整直流電機的電樞電壓U，從而控制電機速度。PWM的核心部件是電壓脈寬變換器，其作用是根據(jù)控制指令信號對脈沖寬度進行調(diào)制，以便用寬度隨指令變化的脈沖信號去控制大功率晶體管的導(dǎo)通時間，實現(xiàn)對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UI相加，產(chǎn)生信號UIUT，然后送入比較器。比較器是一個工作在開環(huán)狀態(tài)下的運

4、算放大器，具有極高的開環(huán)增益及限幅開關(guān)特性。兩個輸入端的信號差的微弱變化，會使比較器輸出對應(yīng)的開關(guān)信號。一般情況下，比較器負輸入端接地，信號UIUT從正端輸入。當(dāng)UIUT＞０時，比較器輸出滿幅度的正電平；當(dāng)UIUT＜０時，比較器輸出滿幅度的負電平。由圖3可以看出，首先由單片機發(fā)出電機邏輯控制信號，主要包括電機運轉(zhuǎn)方向信號Dir，電機調(diào)速信號PWM及電機制動信號Brake，然后由TL494進行脈寬調(diào)制，其輸出信號驅(qū)動H橋功率電路來驅(qū)動直流

5、電機。其中H橋是由4個大功率增強型場效應(yīng)管構(gòu)成的，其作用是改變電機的轉(zhuǎn)向，并對驅(qū)動信號進行放大。3.TL494脈沖寬度調(diào)制電路31TL494各管腳功能。在實現(xiàn)電機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、全橋式開關(guān)電源。其片內(nèi)資源有【2】：集成