简单地说,输入直流电流就能旋转的电动机称为直流电动机,它是连续旋转的。输入的是脉冲电流,而且每输入一个脉冲电动机旋转一定的角度。是一步一步地转动。我们把它叫步进电机,它在精确控制速度和位置的领域里用起来很方便。如果只是控制速度。那么两个都行。如果要做变速小车,控制精度不高。可以直接使用小车上原来的直流电机。
直流电机是最早出现的电动机,也是最早能实现调速的电动机。长期以来。直流电动机一直占据着调速控制的统治地位。因为它具有良好的线性调速特性,简单的控制性能,高的效率.优异的动态特性。尽管近年来不断受到其他电动机(如交流变频电动机等)的挑战。但到目前为止,它仍然是大多数调速控制电动机的最优选择。
众所周知,直流电动机转速n的表达式为:
n=(U—IR)/Kφ
式中U-电枢端电压(V);
I-电枢电流(A);
R-电枢电路总电阻(Q)
K-电动机结构参数;
φ-每极磁通量(Wb)。
由公式可得。直流电动机的转速控制方法可分为两类:励磁控制法与电枢电压控制法。励磁控制法的缺点使得这种控制方法用得很少。所以大多数应用场合都使用电枢电压控制法,随着电力电子技术的进步,改变电枢电压可通过多种途径实现。如果使用的电源是通过交流整流的,那么调整整流输出电压即可改变电枢端电压。所以调压方法最常用。
近年来,直流电动机的结构和控制方式都发生了很大的变化。对电动机的驱动离不开半导体功率器件。在对直流电动机电枢电压的控制和驱动中,对半导体器件的使用上又可分为两种方式:线性放大驱动方式和开关驱动方式。
线性放大驱动方式是使半导体功率器件工作在线性区。这种方式的优点是:控制原理简单。输出波动小,线性好,对邻近电路干扰小;但是功率器件在线性区工作时由于产生热量会消耗大部分电功率,效率较低和散热大的问题严重,因此这种方式只用于微小功率直流电动机的驱动。
随着计算机进入控制领域,以及新型的电力电子功率器件的不断出现,使采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制(Pulse Widttl ModeJlatiorl.简称PWM)控制方式已成为绝对主流。开关驱动方式是使半导体器件工作在开关状态,通过脉宽调制PWM来控制电动机电枢电压,实现调速。这种控制方式很容易在单片机控制中实现,从而为直流电动机控制数字化提供了契机。
在PWM调速时,改变占空比的方法有三种:
(1)定宽调频法。即保持导通时间不变。只改变截止时间,使周期或频率也随之改变。
(2)调频调宽法,即保持截止时间不变,只改变导通时间。使周期或频率也随之改变。
(3)定频调宽法,即保持周期或频率不变.而同时改变导通时间和截止时间。
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