直流電機調速系統的技術原理

2021-01-04 電子產品世界

直流電機轉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,大多數應用場合都使用電樞電壓控制法。隨著電力電子技術的進步,改變電樞電壓可通過多種途徑實現,其中脈衝寬度調製 (PWM)便是常用的改變電樞電壓的一種調速方法。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(即佔空比)來調整直流電機的電樞電壓U,從而控制電機速度,下面就來給大家說說。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201807/383710.htm

PWM的核心部件是電壓-脈寬變換器,其作用是根據控制指令信號對脈衝寬度進行調製,以便用寬度隨指令變化的脈衝信號去控制大功率電晶體的導通時間,實現對電樞繞組兩端電壓的控制。

三角波發生器用於產生一定頻率的三角波UT,該三角波經加法器與輸入的指令信號UI相加,產生信號UI+UT,然後送入比較器。比較器是一個工作在開環狀態下的運算放大器,具有極高的開環增益及限幅開關特性。兩個輸入端的信號差的微弱變化,會使比較器輸出對應的開關信號。一般情況下,比較器負輸入端接地,信號UI+UT從正端輸入。當UI+UT>0時,比較器輸出滿幅度的正電平;當UI+UT0時,比較器輸出滿幅度的負電平。

電壓-脈寬變換器對信號波形的調製過程如圖2所示。由於比較器的限幅特性,輸出信號US的幅度不變,但脈衝寬度隨UI的變化而變化,US的頻率由三角波的頻率所決定。

當指令信號UI=0時,輸出信號US為正負脈衝寬度相等的矩形脈衝,首先由單片機發出電機邏輯控制信號,主要包括電機運轉方向信號Dir,電機調速信號PWM及電機制動信號Brake,然後由TL494進行脈寬調製,其輸出信號驅動H橋功率電路來驅動直流電機。其中H橋是由4個大功率增強型場效應管構成的,其作用是改變電機的轉向,並對驅動信號進行放大。

在實現電機PWM控制的電路中,本系統選用TL494晶片,其內部電路由基準電壓產生電路、振蕩電路、間歇期調整電路、兩個誤差放大器、脈寬調製比較器以及輸出電路等組成,TL494晶片廣泛應用於單端正激雙管式、半橋式、全橋式開關電源。集成了全部的脈寬調製電路。片內置線性鋸齒波振蕩器,外置振蕩元件僅兩個(一個電阻和一個電容)。內置誤差放大器。內止5V參考基準電壓源。可調整死區時間。內置功率電晶體可提供500mA的驅動能力。推或拉兩種輸出方式。


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