直流驱动电机（共11篇）
直流驱动电机 篇1
摘要：本文分析了直流伺服电机的驱动电路的设计与应用, 直流伺服电机是机器人、机电系统和航模的重要执行机构。直流伺服电机控制器为伺服电机机提供必要的能源和控制信号。通过单片机能精确地对直流伺服电机的运动轨迹进行控制, 可以实现高精度的自由控制。直流伺服电机的驱动电路的设计与在机械臂在运行过程中的应用, 体现出直流伺服电机的较高的性价比与意义。
关键词：单片机,伺服电机,控制,PWM信号
前言
本文以直流伺服电机为核心, 研究其在自动控制系统中的驱动与应用, 伺服电动机可以分为直流伺服电机与交流伺服电机, 直流伺服电机又分为有刷伺服电机与无刷直流伺服电机。本文针对目前市场中性价比较高的一款直流有刷伺服电机为例进行研究。
一、直流伺服电机的组成及工作原理
标准的直流伺服电机内部包括了一个直流电动机、一组变速齿轮组、一个反馈可调电位器及一块电子控制板。其中, 高速转动的电动机提供了原始动力, 带动变速齿轮组, 使之产生高扭矩的输出。齿轮组的变速比越大, 伺服电动机的输出扭矩也越大, 也就越能承受更大的重量, 但转动的速度也越低。一般标准的伺服电动机有三条连接线, 分别为:电源线、地线及控制线。电源线与地线用于提供内部电动机及控制线路所需的能源, 电压通常介于4V与6V之间。甚至伺服电动机在重负载时也会拉低放大器的电压, 所以整个系统的电源供应比例必须合理。
直流伺服电动机会接收由外部传来的PWM控制信号, PWM信号由伺服电动机控制线传输进入伺服电动机内部电子控制板上的信号调制芯片, 获得直流偏置电压;然后, 直流偏置电压与电位器的电压比较, 获得电压差输出;最后, 由正负极性的电压差输出到电动机驱动芯片决定电动机的转动方向。当电动机转动时, 通过级联减速齿轮带动电位器旋转, 使得电压差为零, 电动机停止转动。也有360度连续旋转的直流伺服电机, 其转动时不带动电位器旋转, 而是电位器给一个特定值。
二、直流伺服电机的驱动与控制原理
直流伺服电机的驱动与控制, 就要通过外部电路和给直流伺服电机控制端传输特定的控制信号, 即PWM信号, 对于PWM信号有一定的要求, 一般要求PWM信号周期为20ms, 高电平持续时间在0.5ms到2.5ms之间 (部分伺服电机对PWM信号周期时间要求并不是十分严格) , 而且在控制过程中还要对直流伺服电机进行零点校正。
对于直流伺服电机控制器以AT89S51单片机与外围器件为核心, 该控制器中单片机可以产生8个通道的PWM信号, 由单片机端口输出, 输出的8路PWM信号通过光耦隔离传送到下一级电路中。因为信号通过光耦传送过程中进行了反相, 因此从光耦出来的信号必须再经过反相器进行反相。方波信号经过光耦传输后, 前沿和后沿会发生畸变, 因此反相器采用CD40106施密特反相器对光耦传输过来的信号进行整形, 产生标准的PWM方波信号。PWM信号产生由单片机软件完成, 本文中程序用C语言开发完成。直流伺服电机在运行过程中要从电源吸纳较大的电流, 若直流伺服电机与单片机控制器共用一个电源, 则直流伺服电机会对单片机产生较大的干扰。因此建设在使用直流伺服电机时要与单片机控制器采用两个电源供电, 两者不共地, 通过光耦来隔离, 并且给直流伺服电机供电的电源最好采用输出功率较大的开关电源, 这样控制效果比较理想。
三、直流伺服电机的应用
直流伺服电机的控制与维护比较方便, 而且其控制精度高、体积小、重量轻、速度高、响应快、转动平滑、力矩稳定、惯性小、电磁辐射很小、寿命长等很多优点, 可以应用于敏感的普通工业、民用场合、高精度的工业控制等领域。通过对直流伺服电机研究的不断完善, 它可以应用于恶劣的工作环境和危险的工作场合, 也可以用于枯燥单调的重复性劳作机器人的动力执行部件, 具有一定的实际意义与社会价值。
我们将直流伺服电机作为机械臂的动力来源与执行部件, 实现一组高精度的机械臂运动控制。为高等学校教学提供机器人教学系统, 为学生提供一个开放性、创新性的实验教学展示平台, 通过对机械臂的亲自组装、调试和应用开发等创新实验, 让学生全面掌握机电一体化技术的应用开发和集成技术, 从而掌握机电控制系统的组成、功能及控制原理;掌握机械传动部件的选择, 结构件的设计, 传感器的选择和使用, 电机的选择和使用, 计算机编程和调试等, 重点让学生了解关于机械臂运动控制及其执行机构的工作原理, 加深了对直流伺服电机的了解与应用。
结束语
基于AT89S51的8位特性、通过8253对直流伺服电机的控制, 使直流伺服电机的控制与驱动与控制十分的方便简单。本文详细阐述了直流伺服电机的分类、工作原理与驱动控制原理。针对AT89S51的开发环境采用标准的C语言函数库进行开发进行简单的介绍, 并没有进行详细的阐述, 从而突出本文的重点是研究直流伺服电机的驱动电路与其应用的价值。
浅析直流电机用电刷 篇2
【关键词】电刷；作用；材料；特性；安装；更换
一、电刷的作用
直流电机是在交流电机的基础上，通过换向器和电刷对电枢绕组电流的换向来实现的。因此电刷是直流电机的重要组成部分，是直流电机用于导入导出电流的重要的滑动接触件，起到了过渡和中转的作用。
二、电刷在工作中的要求
1.在换集电环和换向器表面，形成适宜的表面薄膜；2.对集电刷和换向器的磨损小，使用寿命长；3.电刷的电功率损耗和机械损耗小；4.在电刷下不会有危害电机的火花出现；5.产生较低的噪音。
对这些要求的满足，不仅由电刷的本身特性决定，还与电机的结构、电刷的材料、尺寸以及安装调试等有着密切的关系。
三、电刷的材料及特性
电刷主要有石墨类电刷和丝网状弹片电刷。因为石墨类电刷的使用较为普遍，本文主要对石墨类电刷进行介绍。石墨类电刷主要有三种，即石墨电刷、电化石墨电刷、金属石墨电刷。石墨电刷电阻高，电阻率在80Ω·mm2/m以上，但硬度较低，常用于换向并不困难的中小型电机。电化石墨电刷电阻率居中，常适用于换向高速换向困难的电机。金属石墨电刷电阻率较小，耐磨性较差，常用于速度不太高的低压大电流电机。
1.电刷的结构特征
①径向式电刷：亦称辐射式电刷 平顶的辐射式电刷适用于可逆运转和单向运转的电机。刷握要求加工精确；刷体不宜过长，与刷握间隙适当；刷握与换向器的间隙也不适宜过长。上端面倾斜的电刷适用于单向旋转的电机。
②前倾式及后倾式电刷 这类电刷，当安置在刷握中时，电刷对换向器倾斜一定的角度。前倾式约为30°左右，适用于单向旋转的电机。后倾式约为15°左右，适用于可逆转类型电机及大容量单向旋转直流电机。除上述两种外形的电刷外还存在分层电刷，例如两块电刷拼合而成的双子电刷，该种电刷横向电阻大，可以起到改善换向的作用，适用于振动大，高速且换向困难的电机。
2.电刷的接触特性
电刷与换向器或集电环接触运行一段时间之后，在它们之间形成一层由氧化亚铜以及吸附的石墨屑和水分组成的薄膜。电流便从电刷与换向器或集电环接触点之间的薄膜通过。而电刷与换向器或集电环接触点和面积的大小随着施与电刷单位面积上的压力的变化而变化。在电机运行条件不变的情况下，虽然接触点的位置在不断地变化，但它们之间的接触面积没有变化，这便是电机电刷的接触特性。主要参数有瞬间接触电压降和摩擦系数。瞬间接触电压降是电流通过换向器或集电环、接触点薄膜，电刷时产生的压降。每一种电刷都有不同的极限电压降，在对电刷选择时，应综合考虑电机的电流、电压、换向困难程度和瞬间接触电压相适应。如果超过了接触电压降的极限值，滑动接触点的损耗将增大，并会产生过多的热量损坏电刷。三种材料的电刷，金属石墨电刷的电压降低于石墨电刷和电化石墨电刷。摩擦是电机运行过程中产生热量的原因，是电机正常运行必须考虑的因素之一。在电机正常运行的过程中，电刷与换向器之间的薄膜对摩擦情况的影响比较显著，而薄膜的组成和性能又受到换向器、电刷、集电环的材质和接触面积影响。摩擦情况通常由电刷的摩擦系数来衡量。
电刷摩擦系数可由下面公式决定
式中p—摩擦损耗 W
p—施于电刷的单位压力
S—电刷与换向器或集电环接触的总面积
V—电机的圆周速度
剧烈的摩擦会引起运行中电机的振动，发出噪音并导致接触不稳。因此在电机正常中作过程中应尽量降低电机的摩擦情况。
影响电刷接触特性的主要因素有电机的圆周速度、电流密度、施于电刷的单位压力以及周围的介质情况。
3.电刷的理化特性
电刷的理化特性主要有硬度、电阻率和灰分杂质。
电刷的硬度是表示电刷耐磨性能的一种指标。硬度太高，容易给电动机带来磨损；硬度较小，电刷易损。所以对于不同电动机需要不同硬度的碳刷.电刷的硬度常采用肖氏硬度计来测量。
电刷的电阻率是表征电刷电阻大小的一种指标。电刷的电阻率波动要小。根据电阻率的大小便可粗略地确定电刷的适用范围。换向困难的电机常采用电阻率高的电刷；普通直流电机采用中等电阻率的电刷；低压电机采用低电阻率的电刷。电刷的电阻率和硬度可综合反映电刷的使用性能和质量的一般情况。电阻率偏高而硬度偏低，说明电刷的密度低，易产生较大的磨损。
电刷的灰分杂质是表示电刷耐磨性能的另一指标。电刷中含有少量极细微的灰分，能提高电刷的耐磨性能，然而，如果灰分杂质中含有少量硬质磨料颗粒，如碳化铁、碳化硅（即金刚砂），会把集电环表面划成沟槽，对电机危害极大。
四、电刷的安装、更换与维护
1.电刷的安装
电刷安装的好坏直接影响电刷的寿命和电机运行中火花的生成情况。安装在同一台电机上的电刷必须采用同一规格和型号的电刷。电刷安装时应应保证电刷在刷握内能自由移动，一般保持电刷侧面与刷握内壁的间隙在0.1～0.3mm之内，电刷的下边缘据换向器表面控制在2～3mm范围内，这种距离既能防止刷握触伤换向器又能防止电刷的不稳颤动。对于施加在电刷表面的弹簧压力应尽量均一，但对于不同的电机，弹簧压力也亦相同。例如对于圆周速度较高的电机，其电刷压力也应适当增大，但压力过大将增加电刷的磨损，所以对压力的选择应以电机适宜为准。
2.电刷的更换
长期使用的电刷，由于腐蚀和摩擦等原因，刷体会出现长短不一的现象，当刷体磨去原高度的1/2或2/3时，就需要及时更换新的电刷，电刷宜一次全部更新。更换的的新电刷在型号、规格上都应与原电刷保持一致，并禁止混用两种或两种以上型号的电刷。对中小型电刷，在电刷更换前应将换向器磨光研平，磨光时应用细玻璃砂纸沿电机运转方向研磨，禁止使用金刚砂纸磨研。为了避免大型电机更换电刷时影响生产，可以不停机每次更换20%。每次时间间隔1～2周。
3.电刷的维护
电刷的维护是保证电机正常运行的一项重要的工作。电机运行过程中应经常观察换向情况（火花的大小，换向的规律，发热情况）、电刷的活动情况（是否能自由移动、有无卡阻现象）、电刷的磨损情况以及观察周围的环境（包括温度、湿度），根据观察的情况，采取相应的措施保证电机的正常运行。参考文献
[1]电机工程手册编辑委员会.电机工程手册[M].北京：机械工业出版社，1983：10-3.
[2]秦虹.电机原理与维修[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2004：2.
作者简介
直流电机驱动器系统设计与实现 篇3
1 应用系统结构设计与设备选型
根据直流电机驱动器功能特点, 电机驱动器需要完成串行数据通信、信号采集、功率驱动等处理任务。直流电机驱动器的系统结构如图1所示。系统使用Atmel公司的高性能单片机AT90S8535作为核心控制器。按照系统结构, 需要选择实现A/D转换、电机功率驱动和串行通信单元的元器件来构建系统[1]。
2 硬件设计
直流电机驱动电路主要包括传感器接口电路、H桥功率驱动电路、串行通信接口电路等。
2.1 传感器接口电路
传感器接口电路采集的信号有电机的转速和绕组电流。直流电机的绕组电流通过采样连接在H桥上的一个小值采样电阻的电压获得。转速信号通过与直流电机同轴连接的增量式光电编码盘输出的相差90°相角的两路方波信号获取。
为了实现对速度信号的采样, 利用电机控制常用的光电编码器来实现对转速的编码。增量式光电编码器的特点是每产生一个输出脉冲信号就对应于一个增量位移, 但是不能通过输出脉冲区别出在哪个位置上的增量。它能够产生与位移增量等值的脉冲信号, 其作用是提供一种对连续位移量离散化或增量化以及位移变化 (速度) 的传感方法, 它是相对于某个基准点的相对位置增量, 不能够直接检测出轴的绝对位置信息。一般来说, 增量式光电编码器输出A、B两相互差90°电度角的脉冲信号 (即所谓的两组正交输出信号) , 从而可方便地判断出旋转方向。同时还有用作参考零位的Z相标志 (指示) 脉冲信号, 码盘每旋转一周, 只发出一个标志信号。标志脉冲通常用来指示机械位置或对积累量清零。如图2所示。
将A、B两相脉冲中任何一相输入计数器中, 均可使计数器进行计数。编码盘输出Z相脉冲用于复位计数器, 每转一圈复位一次计数器。编码盘的旋转方向可以通过D触发器的输出信号Q来判断。整形后的A、B两相输出信号分别接到D触发器的时钟端和D触入端, D触发器的CLK端在A相脉冲的上升沿触发。
2.2 H桥功率驱动电路
H桥功率驱动电路可应用于步进电机、交流电机及直流电机等的驱动。永磁步进电机或混合式步进电机的励磁绕组都必须用双极性电源供电, 也就是说绕组有时需正向电流, 有时需反向电流, 这样绕组电源需用H桥驱动。直流电机驱动器拟驱动工作电压为5V~48V, 功率小于300W的直流电动机, 使用PWM方式进行调速。为了实现对H桥的驱动和功率控制, 利用2片半桥驱动芯片IR2112S来驱动由4只IRF540搭建的H桥。
2.3 串行通信接口电路
使用MAXIM公司的MAX232来进行单片机TTL电平和标准RS232电平的转换。
3 软件设计
直流电机驱动器的软件包括单片机程序和在上位机上运行的应用程序。本文仅对单片机程序设计做介绍。直流电机驱动器的单片机控制软件采用模块化程序结构。系统程序主要包括一个主循环程序、PID控制程序、中断服务程序和其他一些控制程序。
3.1 主程序
主程序完成系统初始化、中断判断、数据检测及处理和电机的PID调节等工作。主程序的结构如图3所示。
3.2 PID调节程序
比例 (P) 、积分 (I) 、微分 (D) 控制算法各自作用:比例, 反应系统的基本 (当前) 偏差, 系数大, 可以加快调节, 减小误差, 但过大的比例使系统稳定性下降, 甚至造成系统不稳定;积分, 反应系统的累计偏差, 使系统消除稳态误差, 提高无差度, 因为有误差, 积分调节就进行, 直至无误差;微分, 反映系统偏差信号的变化率, 具有预见性, 能预见偏差变化的趋势, 产生超前的控制作用, 在偏差还没有形成之前, 已被微分调节作用消除, 因此可以改善系统的动态性能。但是微分对噪声干扰有放大作用, 加强微分对系统抗干扰不利。积分和微分都不能单独起作用, 必须与比例控制配合[2]。用计算机算法来代替模拟式PID控制器的数字PID控制器算法不断改进和完善, 显著地扩展了它的功能。
3.3 串行数据传输程序
单片机与上位计算机之间采用RS232的串行数据传输方式。单片机采用中断方式接收数据, 而发送数据则采用查询方式。单片机与上位计算机之间的数据传输格式为:数据的发送和接收以帧为单位, 每帧10个字节, 接收完整1帧后再进行识别。
4 系统测试与小结
直流电机驱动器系统的测试分为四部分:AT90S8535主机电路测试、传感器接口电路的测试、H桥功率驱动电路的测试和串行通信电路和的测试[3]。对各部分的测试应该编制各自的测试程序。
本设计直流电动机控制器采用两级计算机系统实现, 上位机利用通用计算机, 下位机采用单片机控制。上位机和下位机之间以串行数据传输方式进行通信。单片机采取一定的算法对直流电机进行调速控制, 并将信息传位上位计算机, 上位计算机对数据处理后, 并实时显示在屏幕上。可以用Visual Basic或Visual C++来编写应用软件, 通过改进控制程序, 该设计同样可以应用到其它控制场合。
摘要：从直流电机控制驱动器功能说明出发, 对控制系统的组成结构、系统设备选型进行分析。在硬件设计上给出了详细的电路设计图, 并对各功能部件与单片机AT90S8535的连接作了说明。软件设计绘出了系统的程序控制流程图, 对各部分程序进行简单的分析。
关键词：AT90S8535单片机,传感器,电机功率驱动,串行通信
参考文献
[1]张萌, 和湘, 江斌.单片机应用系统开发综合实例[M].清华大学出版社, 2007
[2]张军.AVR单片机应用系统开发典型实例[M].中国电力出版社, 2005
直流电机日常维护标准 篇4
一、直流电机维护通常要求：
1、直流电机使用的环境条件：
（1）安装防护等级IP23以下的电机之室内，不得有水蒸汽，酸性或碱性等腐蚀性气体，或煤气等可燃性气体，以及尘灰等污物侵入；
（2）在额定负载下连续工作时，其周围的空气温度最高不应超过40度，最低不低于5度，相对湿度不得超过90%；
2、运行期的经常性一般检查
（1）保持电机外表及其周围环境的清洁，在电机上或电机内部不得放置外物；
（2）电机之底脚是否紧固于地基，运转时是否有异声或震动情况；
（3）通风窗是否空气畅通；（4）是否有常时间的过载；（5）接地装置是否可靠；
3、定期保养检查
（1）经常运转的直流电机，需定期作以下检查，每月不得少于一次；
（2）在额定负载下换向器上不得有大于1级的火花出现；（3）检查换向器表面是否光洁，如发现有机械损伤或火花灼痕，应按“换向器的保养”标准进行处理；(4)检查电刷是否磨损过甚，刷握之压力是否适当;(5)用不大于二个大气压之压缩空气吹净电机内部灰尘，电刷粉末等，并拭净外表之灰尘和积垢;(6)拆除与电机连接之一切接线，用500伏兆欧表测量绕组对机壳之绝缘电阻，如小于1兆欧则须按“绝缘的干燥”（7）在电机运转时，测量轴承温度，并倾听其转动的声音，如有异声或温升超过则按“轴承的保养”标准处理；
（8）如电机须经较长时间之停止运转，则须用纸将换向器包好，并用防布将整个电机盖好，保证电机存放地点之温度不低于5度，不高于40度，相对湿度不高于90%，并不得有水蒸汽及腐蚀气体侵入。
二、直流电机各主要部件维护要求：
1、换向器的保养
(1)换向器表面应保持光滑，并形成一层均匀的暗褐有光泽的氧化膜。若换向器表面沾有碳粉、油污，应用手风机吹扫干净或用柔软的布沾酒精清擦换向器表面，保证清洁；
(2)发现换向器表面状态恶化，火花较大，有粗糙不圆、烧伤等缺陷时应考虑停车，用“0”号细砂纸打磨其表面，使之重新建立起氧化膜。如若换向器表面出现过度的粗糙不平、不圆或有部分磨损过大，则应重新车削换向器。车削时应用纸将电枢绕组端部及接头片包住，以免金属屑末溅入，切削速度为每秒2米，切削深度及进给量均不大于0.1mm。切削完毕，换向片片间应倒角，必要时还应下刻片间云母，以免云母片高出换向片；(3)检查云母槽是否清洁，换向片棱角应光滑无毛刺；(4)在保证换向器表面质量的条件下，还需要在日常运行中，仔细地观察和监视换向火花。通常情况下，点状、粒状火花（呈白色或微带蓝色和黄色）是稀疏而均匀地分布在大部分电刷上，属于正常换向火花。而响声状、火球或飞溅状火花（呈暗黄色、红色或绿色）属于有害火花。当环火状火花发生时，电机不宜继续运行。
2、电刷的使用
(1)用空压气吹净电刷、刷盒和换向器上的碳粉；
(2)检查电刷接触弧面是否有烧灼点，接触面是否均匀、光滑，如有缺陷应立即更换；
(3)检查电刷在刷盒内是否浮动灵活；
(4)检查电刷的压力大小是否均匀适当，通常情况下电刷压力为电刷压力正常为15—25kpa，根据电刷的截面积算出每个电刷压力，再与实际测出的压力进行比较。无论电刷的长短，其压力都应达到要求；
(5)检查电刷的磨损高度，当电刷磨损到原高度的1/3时应予更换。需要注意：电刷一次性更换数量不宜过多，成批更换电刷易破坏原换向器表面的氧化膜。只需将磨短的或有问题的电刷换下即可。在同一台电机上，绝不允许使用不同牌号的电刷，即使同一牌号的电刷，因制造时间不同，性能也有明显差异，所以也不允许使用。新电刷装好后，需用“0”号砂布，背面紧贴子换向器，随电刷旋转方向研磨电刷，以获得与换向器表面有良好的接触面。研磨完毕，去除碳粉，并使电机在1/4---1/3额定负载下运行半小时至一小时，然后增加负载；
(6)检查刷辫的固定是否可靠，电刷振动和压力不均都容易引起各电刷电流分配不均；
(7)检查刷盒压脚和弹簧是否软化或断裂。
3、电机绕组
(1)送电前应对绕组进行绝缘电阻的测量（用l000V兆欧表），绝缘电阻值一般不应低于R=V/(1000+P/100)(MΩ)的数值，V为电机绕组的额定电压（V），P为电机的额定功率（kW）。但最小值≥0.5MΩ。如测量绝缘电阻较低，则应进行干燥处理；(2)检查绕组与机座的连接线是否有绝缘损伤或相互短路等情况；
(3)注意观察主极绕组和换向极绕组的温升是否正常。
4、冷却系统的维护
通常直流电动机都采用管道强迫通风或空气水循环冷却器两种冷却方式，对于空气水循环冷却器冷却方式，冷却装置的风机由于转速较高，常出现烧损，直接影响通风冷却效果，绝对不能轻视。
(1)日常检查冷却装置内过滤装置是否饱和，及补风过滤材料上是否有灰尘阻塞现象；(2)对于冷却装置风机，要定期做风机叶轮动平衡试验；(3)经常检查冷却装置进／出水阀门是否全部打开，进水温度≤33℃，已冷却气体的温度与进水温度间的温差应＞7℃（以保证进风温度≤40℃）。
5、轴承
在轴承盖之油室内确保约等于2/3空间的润滑脂，在工作2000—2500小时后，应调换新的润滑脂，润滑脂的牌号为3号锂基脂，每年至少调换一次润滑脂。
6、其他方面的维护
(1)检查刷架导电环及其连接是否完整，连接螺丝是否松动，其对地爬电距离是否达到标准要求；(2)检查机座底部的千斤顶有否松脱；
(3)检修时检查测速反馈设备的安装是否松动，工作是否正常。
三、直流电机的绝缘干燥
电机之绝缘电阻不应该小于1兆欧，如低于这一数值时，需进行干燥，如没有专用的烘箱设备，建议采用以下三种方法：（1）热空气干燥
电机进行干燥时，应该打开电机的各通风窗，用干燥之热空气连续向线圈部分鼓吹，线圈温度最初2—3小时内，不应该超过50度，而在开始干燥后的6-8小时内，不应超过70度。电机在开始干燥时，绝缘电阻先是下降，然后开始升高，最后趋于稳定，在绝缘电阻稳定4-5小时后，如绝缘电阻变化已不显著，则可认为干燥已经完成。
温度可用温度计以腻子固着干线圈来测量，而绝缘电阻之测量则用500伏兆欧表计（2）电流干燥
打开电机的各通风窗，将电枢、串励，换向极及补偿绕组接成串接，卡住电机之电枢，通入低压直流电流，电流宜控制在50%--60%额定电流值左右，加热温度也不应超过70度，其余过程与上类同
（3）用红外线灯泡烘烤
四、大型直流电动机的管理
1、包机人员职责：
负责直流电动机的检查、维护工作，主要工作职责包括：(1)对出现的问题及时组织人员处理和向上级汇报；(2)建立大型直流电动机的检查记录表，并做好相关记录；(3)每天观察大型直流电动机的工作状况，做好专业点检纪录，做到心中有数；
(4)制定每月对直流电动机的检修计划及大中修时检修计划。
2、建立专业技术档案
建立每台电机的专业技术档案，了解和掌握每台电机过去与现在的运行状况，对电机进行有“个性”的动态管理。专业技术档案包括：新电机在投运前的安装记录；电机型号及参数；电刷型号及数量；刷握型号及数量；通风／冷却／润滑系统的设备型号／各参数；投运以来完好情况；定期检查/测量的各种数据和结果；电机历次发生的故障及其原因分析、处理过程与处理后的效果；在大中修时检查电机调整记录及处理了哪些问题等等。根据技术档案可了解每一台电机的运行历史和各阶段的技术性能状况。
3、大型直流电动机的状态检测
每半年中修时，由专业人员检测电机换向片间直流电阻、电机的主磁极与转子之间的间隙和极距，及其他平时检修无法操作的维护项目。
直流驱动电机 篇5
【摘要】丰润热电公司输煤系统C3和C4胶带拉绳保护开关运行中多次发生接地情况，严重威胁同一直流系统的主机安全运行。专业根据现场实际情况进行了针对性改造，完全杜绝了此类异常发生，避免了直流系统接地后事故扩大的隐患。
【关键词】电动机；控制回路；直流；接地；改造
1.引言
丰润热电公司装机容量2×300MW，输煤系统共有8套胶带负责燃煤输送，目前除1号胶带为单路外，其余七套均为双路互备。其中，C3和C4胶带输送机由6kV电动机传动，其动力开关直流控制回路中并联接入了若干数量的拉绳线开关接点，拉绳开关的作用是在紧急情况下急停运转中的胶带以保护人身或设备安全。
C3和C4胶带输送机6kV动力开关由公用6kV段供电，其直流控制电源和合闸电源与主机设备直流电源共用一套直流系统。
2.问题提出
主辅设备直流系统共用，这样的运行方式严重降低了主机直流设备的可靠性，尤其是作为辅助设备的输煤系统，因环境原因，其绝缘可靠性较低，发生接地的概率较主机高出许多。丰润热电公司在机组运行中，多次发生直流系统接地的异常情况，被迫在运行中查找，查找过程严重威胁机组安全运行，而如继续发展则可能造成设备误动甚至会发生机組停机的事故。
通过对这类缺陷的数据进行统计，显示输煤系统C3和C4胶带电机的拉绳开关问题造成接地的情况占了绝大多数，缺陷消除后直流接地的异常现象即消失。所以必须从源头解决输煤系统C3和C4胶带电机的拉绳开关接地的问题。
3.原因分析
C3、C4胶带电机动力开关跳闸控制接线如图1所示，拉绳开关接点直接接在直流控制回路中，而拉绳开关设备是均匀的分布在胶带就地沿线，其任何一处出现绝缘薄弱点都将影响整个直流系统。
输煤系统因环境较差，必须经常定期打扫卫生，用水冲洗是一个简单高效的方法，但水冲洗对于电气设备可靠性的影响是显而易见的：冲洗中溅水到设备上是很难避免的，直接后果就是绝缘降低甚至到0，即使水并未直接溅到设备上，但环境中仍有冲洗造成的潮气集聚，给设备绝缘带来隐患。针对输煤系统的特殊性，对于C3和C4胶带电机的拉绳开关，专业在设备选型和日常维护中已做了防范工作，例如选密封等级高好的设备、维护中再将接线穿孔等处包裹密封等，但即使如此仍不能完全防止水直冲设备后的绝缘完好，一旦存在薄弱环节就极易造成开关电气部分接地，继而报警。
4.采取措施
因输煤现场粉尘大的实际情况，现有的生产条件下，要保持卫生尚不能做到完全不使用水冲洗，如此，我们必须采取措施以做到从根本上解决水冲洗造成的开关绝缘不良的问题，以确保确保直流系统的可靠运行，我们从两方面着手，一是对现场水冲洗制定措施进行防范，二是从设备被自身进行改造，达到本质安全的目的。
C3、C4胶带电机回路存在的问题，是拉绳开关电气部分接地，通过对问题的思考我们可以找到找到问题的关键，寻求最佳解决方案：将拉绳开关电气部分脱离原直流系统。
在进行综合分析研究后，实施了如下技改方案：
将拉绳开关与直流母线连接处断开，另通过新加装的开关电源QF1转接于交流电源上，开关电源的规范是AC220V转DC24V，同时将图1中的中间继电器KC1更换为DC24V中间继电器K1，并将图1中的中间继电器KC1接点改为继电器K1接点，改造后的原理图如图2所示。经过改造后，拉绳开关接于24V直流中，通过中间继电器K1实现与原220V直流系统“隔离”。
改造中，拉绳开关的安装位置、电流属性均未变，仅在原位置上更换继电器，而最大的“改动”是加装了一个开关电源QF1。
5.实际效果
改造后，运行近一年，已经完全杜绝了因为C3、C4胶带拉绳开关造成的直流接地异常、报警，设备安全可靠性得到了极大的提高。
6.结束语
C3、C4胶带拉绳开关控制回路的原设计在理论上并不存在问题，但在特殊的设备运行环境下，暴露出了回路中存在的潜在安全隐患，通过简单的技术改造，标本兼治取得了良好效果，同时本次回路改造对今后的设计也能起到借鉴作用。
参考文献
[1]卓乐友，董柏林.电气工程电气设计手册（二次部分）中国电力出版社，1998.12
作者简介
直流驱动电机 篇6
DRV8432是TI公司推出的一款双H桥PWM电机驱动器, 工作电压可以达到50V, 具有四种工作模式, 并内置了包括欠压、过热、过载、短路保护在内的保护电路, 具有内阻小、效率高的特点[1], 十分适合低压小功率直流力矩电机的驱动。
1 设计过程
DRV8432的功能和组成可以用图1来描述。
DRV8432有四个PWM信号输入口, 一路PWM信号就可控制一个半桥, 且内置了门级控制与驱动电路;DRV8432的每个半桥可以独立控制, 母线电压也可以不一样, 这样就方便使用一片DRV8432来同时驱动不同电压需求的电机。DRV8432通过M1、M2、M3三个模式选择管脚来配置工作模式 (如表1所示) , 通过OT W和FAULT来表征故障 (如表2所示) , 通过OC_ADJ脚与“地”之间所接的电阻来设置过流阈值 (如表3所示) 。当复位信号有效时, D RV 8 4 3 2的驱动桥的输出为高阻状态。
在设计中, 我们将DRV8432配置成了并联H桥CBC (Cycle-by-Cycle) 限流工作模式, M3M2M1=010, 按照单极性方式进行使用。这样, 它的连续工作电流可以达到14A, 峰值工作电流可以达到24A[1]。
在并行工作模式下, DRV8432内的A和B半桥形成一个并联半桥, 由PWM_A控制, C和D半桥形成另一个并联半桥, 由PWM_B控制, PWM_C和PWM_D接地;在CBC (Cycle-byCycle) 限流方式下, 当出现电流过流时, DRV8432会自动强行关断H桥上桥臂而打开下桥臂, 使电机线圈和H桥两个下桥臂形成通路来消耗能量, 待电流进入正常范围后再依照给定的PWM信号进行工作。
D R V 8 4 3 2的外围设计如图2所示, DRV8432仅需一个12V电源作为控制电源输入, OTW、FAULT、P W M_A、P W M_B、R E S ET_A B、RESET_CD、POW_CTRL均经光电耦合器与控制器相连, 由受控于控制器的继电器来实现DRV8432的PVDD端的上电与断电。
2 实验验证与改进
(1) 功率驱动输出口滤波电容选取问题
如果按照图2选取滤波电容 (C8、C 9、C 1 2、C 1 3) , 经实验, 在工作状态下用万用表测量OUT_AB端和O U T_C D端, 几乎没有输出, 无法驱动电机, 且C8、C 1 2、C 1 9、DRV8432均发热十分严重。
参考文献[2]给出的参考设计中, 为DRV8432的功率驱动输出口配置了电感和电容组成的低通滤波器, 意在增强单个电感或者电容的滤波效果[3]。但按照图2的取值将这个滤波电路 (如图3所示) 单独拿出来进行仿真, 输入取为20k Hz, 占空比为50%的脉冲电压源, 其结果如图4所示, 滤波器输出是震荡的, 与不能正常输出这一实际情况相符。
去掉C8和C12后, 用万用表量OUT_AB和OUT_CD, 显示DRV8432可以输出与电压给定命令一致的电压, 能够正常驱动电机, 但是C19、DRV8432仍发热明显, 用示波器测量OUT_AB/OUT_CD端对地的波形, 如图5所示, 从图中可以看出, 波形震荡, 失真严重。
在去掉C8和C12的情况下长时间工作时, DRV8432还会偶发无输出的现象, 此时进行测试, 发现DRV8432的输入波形正常、电源正常、FAULT和OTW没有表征出错, 但用万用表测量OUT_AB端和OUT_CD端发现没有输出, 用万用表分别测量OUT_AB端和OUT_CD端对地电压时, 发现两端对地电压相等, 应该是DRV8432内部产生了保护。关于这个现象, 文献[4]认为DRV8432在使用中要避免0%或100%占空比输入, 两个PWM端都必须是脉冲输入时CBC模式才可以持续, 否则H桥可能会出现一种假死状态, 因此出现没有输出的现象。但我们没有对此进行验证和确认, 而是继续去掉C9和C13, 这时, 用示波器测量出OUT_AB/OUT_CD端对地波形如图6所示, OUT_AB/OUT_CD端输出波形除有过冲外, 波形是清晰的。此时, 即使在长时间工作的情况下, C19和DRV8432均没有明显的温升。
从实验的结果看, 依照参考文献[2]来配置滤波电容, DRV84332不能正常工作, 为此, 我们在最终的设计中将DRV8432的功率输出口上的滤波电容全部去除了。
(2) 开机浪涌抑制问题
在最初的设计中, 图2中的R3, D 3是没有的, 但这时的启动电流很大, 如图7所示, 电流峰值可接近40A。这种开机浪涌, 无论是对供电电源还是对驱动器上的元器件来说都是不利的, 必须采取措施来加以抑制。
抑制开机浪涌的常用方法有:在滤波电容处串入NTC热敏电阻、使用固定电阻器串入输入端来抑制启动电流、在固定电阻上并联电磁继电器或者三段双向可控硅等开关器件, 当电源进入正常工作状态后再将此开关接通[5]。
依照电路的实际情况, 我们选用了第三种方法, 在继电器输出触点上并联一个电阻 (R3) , 为实现防反接功能, 再增加一个与电阻串联的二极管 (D3) , 如图2所示。在使用时, 利用控制器控制继电器触点延时接通, 即先经电阻R3限流, 对电源滤波电容C19充电一定时间后再接通触点。延迟时间按照理想电容和电流的定义进行估计 (假定为恒流充电) :由Q=C×U=I×t, 可得t= (C×U) ÷I= (C×U) ÷ (U÷R) , 则t= (1 0 0 0×1 0-6F×2 4 V) ÷ (2 4 V÷1 2 0 0Ω) =1.2秒, 取延时为2秒, 测得的启动电流曲线如图8所示, 启动电流峰值至少降低了90%。
3 结语
这款基于DRV8432的直流力矩电机驱动器成功地应用于小型转台的驱动, 经使用验证, DRV8432十分适合小功率直流力矩电机驱动。由于其体积很小, 外围设计简单, 因此, DRV8432也不失为研制一体化电机的可选方案。
摘要：针对直流力矩电机驱动器的设计, 详细介绍了基于DRV8432的直流力矩电机驱动器设计过程, 提出了对开发过程中所出现问题的改进办法。实验验证表明, DRV8432十分适合小功率直流力矩电机驱动。
关键词：DRV8432,直流力矩电机,驱动器,开机浪涌
参考文献
[1]DRV8432/DRV8412:Dual Bridge PWM Motor Driver[R/OL].http://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv8432.pdf
[2]DRV8432 EVM Motor Driver Evaluation Board User’s Guide[R/OL].http://www.ti.com/lit/ug/slou291a/slou291a.pdf
[3]郑军奇.EMC电磁兼容设计与测试案例分析.2版.[M]北京:电子工业出版社, 2009:163-166
[4]DRV8432烧坏原因[R/OL].www.deyisupport.com/question_answer/analog/f/60/t/19887.aspx
直流驱动电机 篇7
关键词：矩阵变换器(MC),无刷直流电机(BLDC),虚拟直流环节,仿真
1 引言
矩阵变换器是一种直接从输入到输出的电能转换装置,依靠双向开关(bi-directional switches)阵列,产生频率与幅值可调的输出电压,是真正的“pure silicon converter”,矩阵变换器无任何中间直流环节,结构紧凑,体积小,效率高,易于实现集成化和模块化,其具有控制自由度大,输出电压可调,输出频率不受输入频率的限制,输入功率因数可调且不受负载限制等优点,通过采用不同的控制策略,可使其分别实现整流器、逆变器、斩波器以及变频器的功能,因此,亦被称为“万能变换器”。无刷直流电机(brushless DC motor 简称BLDC)既保持着有刷直流电动机的优良控制特性,又具有交流电机结构简单、运行可靠、维护方便的特点,再加上体积小、转动惯量小、速度高、输出转矩大、可靠性好等优点,在电气传动领域得到广泛的应用。
目前对矩阵变换器驱动电机的研究主要集中在矩阵变换器驱动正弦电机(感应电机、永磁同步电机),矩阵变换器驱动无刷直流电机充分利用二者的优点是电气传动一个崭新的发展领域。本文采用基于矩阵变换器“虚拟直流环节”的思想,结合无刷直流电机的运行原理实现矩阵变换器的输出换相,使矩阵变换器的输出符合具有梯形波反电势无刷直流电机三相6状态运行的驱动电压。仿真结果表明本文提出的控制方法简单可行。
2 矩阵变换器驱动无刷直流电机拓扑结构
矩阵变换器的主回路是由9个双向开关构成的3×3开关阵列。由于双向开关目前尚未实现,目前一般采用两个全控器件共发射极反向并联构造(图1中S所示)。为了滤除输入电流波形中因开关频率引起的高次谐波,矩阵变换器输入侧需要设置输入滤波器。为了消除上电时因输入滤波器引起的LC振荡,同时为了防止因停机以及短路所产生的过电压对开关器件造成的损坏,矩阵变换器需要设置钳位保护电路。矩阵变换器的拓扑电路如图1所示。
3 基于虚拟直流环节的MC驱动BLDC
MC间接控制的虚拟直流环节思想为:将MC等效为由虚拟电压源型整流器(FVSR)和虚拟电压源型逆变器(FVSI)的连接,即虚拟交-直-交结构,如图2所示。
基于虚拟直流环节的MC驱动BLDC的思路为:通过调节虚拟整流侧开关(SaP,SbP,ScP,SaN,SbN,ScN)的状态,得到虚拟直流母线电压;通过调节虚拟逆变侧开关(SAP,SBP,SCP,SAN,SBN,SCN)的状态,实现BLDC的换相逻辑控制。
3.1 虚拟整流设三相输入电压为
Va=Vpcos(ωt)
Vb=Vpcos(ωt-2π/3)
Vc=Vpcos(ωt+2π/3)
式中:Vp为相电压幅值;ω为输入电压角频率。
在任何时刻三相输入都有一相电压为Vmax、一相电压为Vmid、一相电压为Vmin。
取
其中mod()为求余函数,输入电压一个电周期被分为6个区域,每个区域中
虚拟直流环节的P,N在三相输入Vmax,Vmid,Vmin间切换,要求满足P,N不开路且三相输入不短路。在一个开关周期内近似认为Vmax,Vmid,Vmin 保持不变,通过虚拟整流侧开关状态不同组合,合成出虚拟直流母线电压。
开关规则如下:直流母线正端P在Vmax,Vmid间切换,令变量p表示P端状态,p=0表示P端与Vmid导通,p=1表示P端与Vmax导通;直流母线负端N在Vmin,Vmid间切换,令变量n表示N端状态,n=0表示N端与Vmid导通,n=1表示N端与Vmin导通。
开关状态(p,n)有4种有效组合,令δpn为(p,n)的占空比函数,为得到母线电压为2Vm的输出,在一个开关周期内通过4种开关状态组合得到
将式(2)代入式(3)得:
令占空比函数与相应开通的两相线电压成正比
m为电压调制比,将式(5)代入式(4)得:
显然有m≤0.5,直流母线电压undefined,若三相输入相电压有效值为220 V,则输出直流电压的最大值为404 V。
调制策略采用式(5),可以证明MC输入电流与输入电压同相位,如果对式(5)表达的占空比函数加入相移因子,即可调节输入功率因数。
3.2 BLDC换相逻辑控制
BLDC采用三相6状态120°(电角度)两相导通方式驱动,在任何时刻定子绕组一相正向导通,一相反向导通,另外一相由续流状态转变为不导通。根据BLDC转子位置判断换相信息,令
section=floor[mod(Me_angle,360°)/ 60°]
其中,Me_angle为电机电角度,floor()为取整函数,则电机各相状态与转子位置的关系如表1。
由此推演到由矩阵变换器构成的虚拟直流环节中,正向导通相与虚拟直流环节P端导通;反向导通相与虚拟直流环节N端导通;正向导通相关断以后,经由虚拟直流环节N端正向续流,即正向续流相与该时刻反向导通相开关状态同步但仅正向导通(电流从电网流入BLDC),直至续流过程结束,该相自然关断;同理,反向导通相关断以后,经由虚拟直流环节P端反向续流,即反向续流相与该时刻正向导通相开关状态同步但仅反向导通(电流从BLDC流入电网),直至续流过程结束,该相自然关断。
4 驱动信号的产生与换流策略
为了减少每个开关周期内的开关次数,相邻的两个开关状态仅有一个开关的状态发生变化。图3表示了两个开关周期内的开关状态顺序以及相应的PWM时序,按照这种时序产生PWM波的方法便于采用TI C2000 系列DSP的事件管理器来实现。从图3可以看出,虚拟直流环节开关状态p=PWM3,n=PWM1⊕PWM3。根据式(5)占空比函数和图3表达的开关状态顺序,可得到一个开关周期内开关切换状态;根据(p,n)状态和角度θ即可得到虚拟直流环节与三相输入之间的切换关系;根据BLDC的电角度Me_angle判断电机的换相状态,确定电机A,B,C三相绕组与虚拟直流环节间的切换关系。
在具体调制过程中,组成双向开关的全控器件之间的安全换流是矩阵变换器实现的关键。为了保证安全切换,同一相输出的任意两组开关不能同时导通,否则将造成输入两相短路;3组开关不能同时断开,否则将造成感性负载开路而产生高电压。矩阵变换器换流的双向开关都是由两个单向开关组合而成并可独立控制,因此可以采用4步换流方式实现器件间的安全切换。
以输入a相换流到b相,负载电流IL>0为例说明,如图4a所示。第1步关断a相的负导通部分SaA2;第2步开通b相的正导通部分SbA1;第3步关断a相的正导通部分SaA1;第4步开通b相的负导通部分SbA2,这样就完成了两个双向开关之间的换流,其换流控制信号波形如图4b所示,其中SaA和SaB为两个双向开关的理想控制信号。
4步换流成功地构成了对两个双向开关的换流控制,既禁止了可能使电源发生短路的开关组合,又保证了在任意时刻给负载提供至少一条流通路径。在实际的电路设计中,文章提出的PWM调制方式以及相应的控制策略可采用TI C2000系列DSP实现,4步换流策略可采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)来实现。
5 系统仿真
在Matlab 6.5 Simulink环境下利用SimPowerSystems库模块建立矩阵变换器功率主回路模型和无刷直流电机模型[3],利用M函数实现PWM信号产生、电机换相逻辑控制和4步换流策略。建立的仿真模型如图5所示。
仿真的BLDC参数采用某厂70BL3A60型电机,定子绕组电阻0.4 Ω,电感1mH,额定电压36 V, 额定转矩0.55 N·m, 额定转速3 000r/min。PWM开关频率为10 kHz,电网相电压有效值为220 V,取m=0.08,根据式(6)得出虚拟直流环节电压为32.13 V,图6a为虚拟直流环节电压波形,图6a波形通过低通滤波得到直流电压约为32 V与式(6)相符合。
仿真了MC驱动BLDC带0.5 N·m负载启动的过程,稳态转速达到2 700 r/min与实际情况相符。图6b为BLDC输出电磁转矩与电机转速;图6c为BLDC A相电流,由于BLDC各相绕组电感对电流的阻碍作用,引起换相过程相电流和转矩波动;图6d为电网a相电压与电流,可以看出输入电流正弦且与电压同相位,通过在占空比函数中加入相移因子亦可使输入电流超前或滞后于输入电压,实现输入功率因数调节。
6 结论
仿真结果表明,所提出的基于虚拟直流环节的控制算法简单可行,用MC驱动BLDC充分结合了二者的优点,是电气传动一个新的发展领域。应用该控制方法,通过对MC驱动BLDC的进一步研究可实现BLDC的闭环控制,容易实现BLDC 4象限运行,也可探讨出新的控制方式如无位置传感器控制方式等。
参考文献
[1]Wheeler P W,Rodriguez J,Clare J C,et al.Matrix Con-verters:A technology Review[J].IEEE Trans.on Indus.Electronics,2002,49(2):276-288.
[2]Christian Dufour,Wei Lixiang,Thomas A Lipo.Real TimeSimulation of Matrix Converter Drives[C]∥Power Elec-tronics and Applications,EPE,2005:10.
[3]纪志成,沈艳霞,姜建国.基于MATLAB无刷直流电机系统仿真建模的新方法[J].系统仿真学报,2003,15(12):1745-1749.
[4]洪乃刚.电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真[M].北京:机械工业出版社,2006.
直流驱动电机 篇8
现今, 在轻型电动汽车研发的众多技术中, 轮毂驱动式电动汽车作为一种新型的电动汽车的选型方向, 受到业界的高度关注, 相对国内的相关研究来说, 目前尚处于刚刚起步阶段, 但是由于轮式驱动特有的优点, 令其具有广阔的应用前景。电动汽车驱动控制系统是车辆行驶的核心, 与传统内燃机汽车相比, 电动汽车的电机驱动控制响应速度快、精度高, 特别是对于轮式驱动的电动汽车, 每个驱动轮的转矩可以独立控制, 这样可通过软件实现电动车的行驶功能, 其控制装置凸现低成本、高性能的独特优势。本文以此为切入点, 进行了轻型电动汽车无刷直流电机驱动系统的研制。
轻型电动车架构与控制策略
轻型电动车基本架构的确定
图1为传统式电动汽车的整体架构, 由图中可看出整个电动车构造复杂, 电动机动力通过传动系统传至驱动轮, 系统架构不但笨重且能量流失严重, 同时使用制动系统来减速或刹车, 能量无法回收利用。
图2为本次设计所提出的轻型电动汽车的整体架构, 相较于传统式电动汽车, 其架构已大幅简化, 将驱动器、电动机、传动系统、制动系统与驱动轮全部整合成电机驱动模块, 直接接受控制单元的控制。电动汽车运转时控制电路根据驾驶模式控制无刷直流电机操作于不同象限, 可以命令电动车前进或后退。当需要减速或刹车时, 无刷直流电机转变成发电机状态, 将电动车的动能经由电机驱动模块转换成电能回充于电池。
轮圈式无刷直流电机
电机系统是电动汽车运行的心脏, 是电动汽车研究需解决的首要问题。针对目前电动汽车常用的电动机进行了比较, 得出直流无刷电动机是比较适合于电动车的。它既具有交流电机结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点, 又具备直流电机运行效率高、调速性能好的特点, 同时无励磁损耗。本系统所使用的无刷直流电机为轮圈式电机, 其驱动模块可将电动机动力直接输出, 不必通过中间的齿轮、链条或皮带的传输, 因此有较高的传动效率。图3为轮圈式电机结构, 可以看出外转子式电机构造, 永磁式磁铁镶嵌于转子内侧, 固定在外壳上以转轴为圆心转动。定子部分包括硅钢片及定子电枢绕组, 固定于无刷直流电机骨架上, 整个无刷直流电机转子与定子之间只有通过转轴上的轴承连接, 可以将无刷直流电机整体机械损耗降至最低。
轻型电动汽车驱动系统控制策略
轻型电动车的驾驶模式
电动汽车驾驶模式如图4所示, 包括从静止状态起步加速, 固定转速定速行驶及最后阶段的减速或刹车等模式, 且电动车行进方向可为前进或后退。电动汽车的驾驶模式除了直线前进外, 也包括转向, 如图5所示。由于电动汽车转向时各车轮所走的距离不同, 转速各不相同。若无差速器吸收内外侧轮间的转速差, 则内侧轮与地面产生的阻力会让电动车转向时的行进轨迹难以有效掌握, 所以差速器是车辆传动系统的必要装置。本设计借由控制电路输出不同速度的命令给电动车左右两边的电机驱动模组, 所形成的转速差, 便具有差速器的效果, 不必再依靠机械结构。
轻型电动汽车电机电压控制策略
文献指出, 转矩控制策略、功率控制策略及转速控制策略下, 驾驶感觉与传统内燃机汽车相异, 不适合轻型电动汽车无刷直流电机驱动系统, 故本文采用电压控制策略。通常采用线性电流调节系数的电流负反馈控制系统和调压调速系统都属于电压控制策略。
轻型电动汽车直行控制策略
轻型电动车由两个轮圈式电机单独驱动, 因取消了机械差速系统, 再加上驱动模组内部参数和外部路况等因素, 即使两驱动模组的输入信号一致, 也不可能绝对保证左右电机转速相同, 继而影响电动汽车直行时的稳定性。保证电动汽车能够正常直行的核心是要尽可能地减小直行时的跑偏量, 如图6所示, 我们引入一个补偿减小两驱动轮的转速差, 补偿的过程是将左电机的速度与右电机的速度比较, 将其差值回馈到右电机的速度给定环节, 从而减小左右驱动轮的转速差。
轻型电动汽车转弯控制策略
轻型电动汽车转向的简化模型如图7所示, 我们分析驱动轮3和4的速度可知, v3和v4是关于车速v和转向角θ的变量, 改变v3和v4, 电动车的行进方向会往转速较慢的那边转向。但由于此方式存在一定的安全隐患, 同时对驱动轮的要求较高, 所以需要对转向转角进行限制。本系统中将转角限制在45°, 转角信号超过45°仍然按照45°计算。
轻型电动车调速控制策略
在工业控制领域中直流无刷电机得到广泛应用, 先进的调速控制策略也得到广泛采用, 如PID控制、模糊控制、自适应PID控制等。由于轻型电动汽车对调速特性的要求并不是很高, 故本系统采取转速、电流双闭环控制, 它能完全利用无刷直流电机的过载能力, 在启动过程中保持电流为允许的最大值, 使系统以最大的加速度启动, 等转速稳定后, 立即让电流降下来, 使转矩与负载平衡, 使系统进入稳态运行。轻型电动汽车双闭环调速控制策略如图8所示。
通过检测无刷直流电机转子位置信号的变化, 我们可以估算出无刷直流电机转速, 其目的就是为转速调节计算出电流环的指令值。同时通过检测转子位置信号可以确定定子绕组的导通顺序, 从而根据电枢绕组的电流确定定子绕组导通所需的电压平均值, 即PWM的占空比。电流环的作用就是为确定并更新电压平均值即PWM的占空比。
轻型电动汽车驱动控制系统的设计
硬件设计
轻型电动汽车无刷直流电机驱动系统硬件总体架构如图9所示, 整个驱动系统主要由功率主电路即换流器、驱动电路、转子位置检测、电流检测电路、保护电路、开关输入电路、脚踏板输入电路、CAN通信电路、电源模块等组成。其中, 保护电路包括欠压、过压以及过流保护等;开关输入电路包括钥匙, 前进后退转向等信号输入;转子位置检测电路检测无刷直流电动机转子的位置信息, 为电动机的准确换相以及速度检测提供依据。
系统的控制单元以DSP TMS320LF2407A作为控制核心, 其特点是利用DSP强大的数学运算, 实现模拟电路所无法完成的控制流程, 并充分利用DSP内建功能如模拟/数字转换器、PWM产生器、通讯接口等, 降低系统的硬件复杂度。
控制电路和电机驱动模块以CAN总线作为命令传送接口。控制电路的方向与速度控制器信号经由CAN总线传送给远端的电机驱动模块, 控制电池与直流无刷电机间的功率流向, 速度与电流信号亦经由CAN总线传回给控制电路。
软件设计
轻型电动汽车无刷直流电机驱动控制系统能否正常工作, 只有硬件系统是不够的, 还必须软件的配合才能正常工作。硬件电路满足了驱动电动机运转的基本要求, 且提供了硬件保护, 软件则使驱动电动机获得优异的调速性能, 并且提供了软件保护。
系统程序流程如图10所示, (a) 为系统主程序流程, (b) 为转子位置捕捉中断程序流程, (c) 为A/D中断程序流程。系统上电时, 将进行初始化, 之后对外部输入信号进行采样, 发现速度信号或方向信号后, 系统将按设定的控制策略对直流无刷电动机进行协调控制。DSP在间隔时间内对外部输入的信号进行采集, 实时更新PWM值, 如此循环。转子位置捕捉中断服务子程序的主要作用是根据I/O脚中断信号捕捉到的转子位置信号进行换相与速度计算。A/D中断服务子程序的主要作用是读取电流转换值, 给调解速度环和电流环, 实现PWM参数的更新提供依据。
结语
经实机测量, 轻型电动汽车可达到前进、后退、转弯及原地转向等驾驶模式, 通过电流限制功能可控制电动机输出转矩, 使电动车运转于省电模式;轻型电动汽车具有能量回馈功能, 通过无刷直流电机不同象限的控制, 刹车时的动能可转为电能回充于电池, 测试得到, 驱动系统效率最高可达80%。
直流驱动电机 篇9
直流电机控制包含方向和速度两个基本控制参数,控制直流电机关键问题就是稳定地控制电机的速度和方向。[1]要实现直流电机的高精度控制,就要求电机驱动电路能够快速准确地响应控制信号,把控制的信号无失真或较小失真放大后输出到电机。控制系统性能的优劣受系统硬件构成和软件算法的影响,因此要提高系统性能,就要从软硬件两个方面来改进。以往由于ARM系列芯片相比51系列价格上高出很多,电机的驱动一般采用51系列较多,限制了基于ARM芯片的电机驱动器的发展,而如今ARM系列的价格与51的价格相比,已经下降到同一个水平,在性价比方面ARM更具优势。PID算法的运算量相对来说比较大,最重要的是电机控制对实时性要求比较高,这样对MCU的运算能力有较高的要求。由此选用NXP出产基于ARM7TDMI-S内核的LPC2131作为主控芯片,此MCU采用三级指令流水线,内部集成了8KB RAM和32KB ROM。在控制软件的设计上能更好地发挥软件优势,采取智能控制算法,可显示友好直观的人机界面,能运用灵活多样的智能算法让直流电机能够运行在一个最佳状态。
1 直流电机驱动系统组成
直流电机驱动系统结构包含硬件和软件两大方面,硬件电路部分主要有功率输出电路和信号检测处理电路,软件主要介绍控制算法的实现。
硬件电路结构框图如图一所示,主控芯片负责接收和执行速度和方向指令,按键输入主要是用来设置电机控制参数,例如PID算法中的比例、微分、积分三个参数。LCD显示屏可以显示电机的运行参数,如速度、方向,这样有助于更直观明确地了解电机的运行状况。另外,结合按键输入和显示输出,为电机的调试提供一个良好的人机接口,使用者可以根据不同的需求设置电机调节参数,然后在屏幕上显示当前参数的调节效果,直至调整到最佳参数。与外部的数据交换接口采用的是SPI通讯方式,通过SPI接口,把上位机的控制信号接收进来,按照接收过来的数据执行指令。
电机驱动电路的关键是功率放大和反馈部分。直流电机驱动电路采用PWM方式调速,要求电路能在大范围占空比和频率区间内无失真放大,并且要求有足够的驱动能力。本次设计采用MOSEFT对管组成的H桥式放大电路。方向和速度信号反馈电路采用增量式编码器,依据电机转速的大小输出相位相差90°的两路方波信号。
2 主要硬件电路原理
2.1 微控制器与输入输出电路
本次设计采用基于ARM7TDMI-S内核的LPC2131微控制器[2]。此款芯片外设资源非常丰富,片内集成有32KB高速Flash存储器,8KB SDRAM,6路PWM通道,2个32位的定时(带4路捕获和比较通道),2路SPI接口和47个GPIO。
LPC2131最小系统由电源电路、复位电路、程序下载与调试接口组成。驱动系统电源电压在16~28V之间根据电机额定电压来确定。控制电路采用DC转DC稳压模块供电,以保证控制系统电压输出稳定,提高系统整体稳定性。按键和显示功能直接用GPIO驱动,采用独立式按键电路,微控制器外围电路接口如图二所示。
2.2 H桥功率驱动电路
随着直流电机应用越来越广泛,各大半导体厂商为适应市场需求,纷纷推出各种各样的直流电机驱动用的集成电路,此类电路的优点就是体积小巧、外围电路简单。但该类电路也有重大不足,输出功率不够,PWM的频率响应不佳,内部没有光电隔离,当驱动电路故障时容易影响甚至烧毁MCU。
在本设计中采用的分立元件构成的H桥驱动电路[3],H桥驱动原理如图三所示。S1和S4为一组,S2和S3为一组,当S1与S4同时闭合时电机得到正向电压,当S2和S3同时导通时电机得到反向电压。电路要求S1和S3、S2和S4不能同时导通,这就要求开关的速率要足够快。
在各种开关元件中,功率场效应管是压控元件,具有输入阻抗大、开关速度快、无二次击穿等特点,能满足高速开关动作的需求,因此常用功率场效应管为H桥的开关元件。H桥电路中的4个场效应管可以采用N沟道增强型场效应管。
由于单片机的I/O口输出电流较小,一般情况最大输出电流仅为几十毫安。对于LPC2131来说,其I/O口最大输出电流为5m A左右,驱动能力是非常有限的,而且用传统的L298电机驱动芯片,其峰值电压和电流也分别只有50V和2A,高于这个值很容易就会将驱动芯片烧坏。因此要求设计适合更大功率、更安全性的电机驱动电路。下面要介绍的是仿照L298N内部结构设计的大功率电机控制模块,整体上提高了电机的驱动能力和安全性,其设计如图四所示。
工作过程分析:图四中,RD信号是控制方向的信号,RPWM信号是用来控制电机速度的。当RD为低电平、RPWM为高电平时,经过反相器74LS04和二输入四与门74LS08组成的逻辑电路,得出RD1、RPWM2为低电平,RD2、RPWM1为高电平。得出的4个电平信号输入到网络标号相对应的输入端。由于RD1为低电平,RPWM1为高电平,使得光隔UG27导通,光隔UG28、UG29未工作,这样经R36和R37分压,分别将N沟道增强型MOS管Q25和Q28导电沟道形成,而由于RD2为高电平、RPWM2为低电平,使得光隔UG31、UG32导通,UG26未工作,这样两个MOS管Q26和Q27被拉地而处于截止状态,最后得到RM1为正、RM2为负,电机正转(37V和29V是根据电机驱动电压和场效应管导通电压来设置的,必须保持有8V以上且场效应管可容纳的导通电压);反之电机为反转。这样电机的速度就能由RPWM输入的占空比来控制,反向由RD输入的高低电平控制,从而实现了对电机的控制功能。
在设计该电路的时候,考虑到RPWM的输入信号为高频的脉宽调制信号,而RD端仅为频率较低的高低电平信号,因此在设计光隔电路的时候[4],分别用了通用光电耦合器PC817和高速光电耦合器PS9713(PS9713与PWM信号端相连,PC817与控制方向的信号端相连)。
2.3 信号反馈电路
在自动机器人中,有部分电机需要精度控制,这就要求需要闭环控制,因此在需要精度控制的电机上都加了光电码盘,用以反馈电机的实时速度和方向,并且在机器人行走控制中需要用到自由码盘(一种安装在机器人地步的随动光电码盘)来测距。码盘中的光电检测电路如图五所示:
图五中,DS为光电发射端,D为光电接收端。在D接受到DS发出的光时,电阻会突然变得很小,这样就会发生电平变化,得到需要的检测电平。
由图六可知,其中J31的1、3脚分别接图五的signal-2和signal-1,经过LM324的二次信号比较后,得到较好的方波信号,且码盘对射的两对光电检测单元间距调整适当,使得两路调理信号L_WAVE1和L_WAVE2的周期要求相差90°,以供信号处理电路做处理。
在后面软件部分将介绍到PID算法控制,而在PID算法中,为了提高脉冲取样的频率,提高算法的控制精度,要求能够提高编码器的矩形脉冲分辨率。因此这里用到了芯片74LS86。74LS86芯片内部是一个异或门电路,它能同时进行4个“异或”运算,经码盘信号反馈电路输出的L_WAVE1和L-WAVE2经过74LS86“异或”运算之后所得的频率变为原来的两倍从而达到倍频效果,提高了运算精度,其信号输入输出分析图如图八所示。
在控制电机的PID算法中,MCU要知道电机的正反转,即需要鉴向电路。本文所用鉴向器的芯片是74LS74。74LS74是2路正边缘D触发器,它可以同时检测2路电机的转向。其工作过程为:74LS74的触发端CK引脚和输入端D引脚分别与电机光电编码器输送过来的2路方波信号L-WAVE2、L_WAVE1相连。因为74LS74的输出信号是Q=CK↑·D,若CK引脚与L_WAVE2相连,D引脚与L_WAVE1相连,属于上升沿触发器。当电机正转时,其2路脉冲信号如图九所示,L_WAVE2信号上升沿所对应的L_WAVE1信号为低电平,这时74LS74芯片的输出端Q为0;当电机反转时,L_WAVE2信号上升沿所对应的L_WAVE1信号为低电平,这时74LS74芯片的输出端Q为0。因此通过鉴向电路可以判断电机的转向。
3 软件系统设计
3.1 PID算法原理
在工业控制系统中,常常采用如图十所示的PID控制,其控制方程式为:
对应的模拟PID调节的传递函数为:
式(2)中,Kp为比例增益,Kp与比例带δ成倒数关系即Kp=1/δ,Ti为积分时间常数,Td为微分时间常数,u(t)为控制量,e(t)为偏差。
式(3)中,T为采样周期,k为采样序号。
但位置型控制算法不够方便,这是因为要累加偏差e(i),不仅要占用较多的存储单元,而且不便于编写程序,为此对该式进行改进。可以写出u(k-1)的表达式,即:
将两式相减,即得数字PID增量型控制算式为:
其中Kp=1/δ称为比例增益,KI=KpT/Ti称为积分系数,KD称为微分系数。
3.2 程序实现
根据多次对电机PID参数整定,可得以下参数整定规律[5]:
确定比例增益Kp时,首先去掉PID的积分项和微分项,一般是令Ti=0、Td=0,使PID为纯比例调节。输入设定为系统允许的最大值的60%~70%,由0逐渐加大比例增益Kp,直至系统出现振荡;再反过来,从此时的比例增益Kp逐渐减小,直至系统振荡消失,记录此时的比例增益Kp,设定PID的比例增益Kp为当前值的60%~70%。比例增益Kp调试完成。
比例增益Kp确定后,设定一个较大的积分时间常数Ti的初值,然后逐渐减小Ti,直至系统出现振荡,之后再反过来,逐渐加大Ti,直至系统振荡消失。记录此时的Ti,设定PID的积分时间常数Ti为当前值的150%~180%,积分时间常数Ti调试完成。
积分时间常数Td一般不用设定,为0即可。若要设定,与确定Kp和Ti的方法相同,取不振荡时的30%。
系统空载、带载联调,再对PID参数进行微调,直至满足要求。
关键子程序如下:
4 结束语
本文设计的基于LPC2131的大功率驱动电路,以场效应管为核心搭建的H桥PWM控制驱动电路,对直流电机的正反转控制及速度调节具有良好性能;同时,强弱电之间的光电隔离设计很好地实现了电气隔离,提高了电路的稳定性。PID算法在驱动系统中的运用提高了整个系统响应速度和控制精度,使得该驱动电路能适应多种环境的控制要求。
参考文献
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[2]周立功,等.深入浅出ARM7[M].北京:航天航空大学出版社,2005.
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[4]胡发焕,邱小童,蔡咸健.基于场效应管的大功率直流电机驱动电路设计[J].控制与应用技术,2011,38(04):21-24.
直流驱动电机 篇10
【关键词】模糊控制 PID 单片机 直流电机
【中图分类号】TP273.4;TM33 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）17-0230-02
引言
在直流电机的控制过程中往往具有不确定性和非线性，难以建立精确的数学模型，采用常规PID控制算法难以达到理想的控制效果。系统设计结合模糊控制算法，按模糊控制理论建立模糊控制规则并求出模糊控制表，根据提取到的直流电机采样信息查询模糊控制表来对电机进行速度与转向的控制。
1、直流电机控制系统
系统选用STC12C5A60S2作为主控芯片，用以完成对系统执行机构的控制、信息处理和直流电机的控制。在窗帘机的应用上面，直流减速电机可精确控制，又能弥补步进电机无电状态下不能转动的缺陷。采用L298N驱动直流电机，利用PWM调制与使能变换的方式可进行电机调速与变向。控制窗帘开合的过程中同时检测光电开关的状态，以确定当前窗帘/窗户的状态。通过对电机角速度的采样分析，利用单片机进行信息处理并优化控制。
2、PID控制
按偏差信号的比例、积分和微分进行控制的控制器称为PID控制器，其控制规律成为PID控制算法。如图1所示，给定值与输出值的偏差e（t）的比例、积分和微分线性组合，形成控制量u（t）的输出。
式中：u（t）-控制器的输出 Kp -控制器的比例系数。
Ti-控制器的积分时间常数。 Td-控制器的微分时间常数。
e（t）-控制器输入，给定值和被控对象输出值的差，称偏差信号。
PID控制器中的比例环节、积分环节、微分环节的参数都必须选取适当，否则也会使系统不稳定。（1）比例环节能迅速反映偏差从而减小偏差，控制作用强弱取决于Kp。Kp越大，则过渡过程越短，稳态误差也越小;但Kp越大，超调量也越大，越容易产生振荡，导致动态性能变坏，甚至会使闭环系统不稳定。（2）积分环节：只要存在偏差，积分的控制作用就会不断积累，输出控制量以消除偏差。但积分作用太强会使系统超调加大，控制的动态性能变差，甚至会使闭环系统不稳定。（3）微分环节：微分控制有助于减小超调量，克服振荡，提高系统的稳定性，但会使系统抑制干扰的能力降低。微分部分的作用强弱由微分时间Td决定。Td越大，抑制e（t）变化的作用越强;Td越小，反抗e（t）变化的作用越弱。
PID控制系统的连续时间信号经过采样和整量化后，变成的数字量无论是积分还是微分都只能用数值计算去逼近。因此PID控制规律的实现，也必须用数值逼近的方法。当采样周期相当短时，用求和代替积分、差商代替微商，使 PID 算法离散化，将描述连续时间 PID算法的微分方程，变为描述离散时间 PID 算法的差分方程，即为数字PID 位置型控制算式。
其中Kp、Ki、Kd分别为比例、积分、微分系数。
PID控制在稳定性、响应速度、超调量和稳定精度方面都体现很好，其适应性强，适应各种控制对象。但参数的整定是PID控制的一个关键问题，动态特性不太理想;PID控制不具有自适应控制能力，对于时变、非线性系统控制效果不佳。当系统参数变化时，控制性能会产生较大的变化，控制特性可能变坏，严重时可能导致系统的不稳定。
3、模糊控制
模糊控制是以模擬集合论、模拟语言变量和模拟推理为基础的一种智能控制方法。它模拟人的思维推理过程，构造一种非线性控制，以满足复杂的、不确定的过程控制需要。
模糊控制器的控制规律由程序实现。首先根据采样值得到模糊控制器的输入量并进行量化处理;量化后的变量进行模糊化处理，得到模糊量;根据输入模糊控制量及模糊控制规则，按模糊推理合成规则计算控制量（输出的模糊量）;对模糊输出量进行模糊化处理，得到控制量的精确量，并进行输出量化处理，得到实际控制量。
3.1模糊控制器的设计
模糊控制器的设计包括四个层面：模糊控制器输入输出量的确定、输入输出变量模糊集合和隶属函数的确定、模糊控制规则表、反模糊化处理求取输出控制量。
在模糊控制器中，模糊控制规则表是系统控制自整定最重要的环节。变量包括系统偏差e和偏差变化率ec、输出控制量u。根据系统输出的偏差及偏差变化率趋势来消除偏差，得到模糊控制规则。
通过模糊控制规则表的查询，反模糊化处理可求取精确的输出控制量。
3.2自适应模糊控制算法
模糊控制与PID控制结合构成模糊PID控制。PID控制的关键是参数的确定，自适应模糊控制算法是用模糊控制来确定PID参数的，也就是根据系统偏差e和偏差变化率ec，用模糊控制规则在线对PID参数进行修改。先找出PID各个参数与e和ec之间的模糊关系，在运行中通过不断检测e和ec，再根据模糊控制原理来对各个参数进行在线修改，以满足在不同e和ec时对控制参数的不同要求，使控制对象具有良好的动、静态性能，且计算量小，易于在单片机上实现。
根据参数Kp、Ki和Kd对系统输出特性的影响，可归纳出在不同的e和ec时，被控参数Kp、Ki和Kd的自整定要求，从而可得模糊控制规则的语言描述为：
不同的偏差e和偏差变化率ec，对PID控制器参数Kp，Ki，Kd的整定要求不同。
4、结论
直流驱动电机 篇11
在各类机电系统中, 由于直流电机具有良好的起动、制动和调速性能, 直流调速技术已广泛运用于工业、航天领域的各个方面。最常用的直流调速技术是脉宽调制 (PWM) 直流调速技术, 它具有调速精度高、响应速度快、调速范围宽和耗损低等特点[1]。本文在研究单片机PWM方法调速直流电机和电机驱动芯片L298N的基础之上, 对单片机的电机驱动电路进行了一点优化设计。
2、驱动芯片L298N
L298N是SGS公司生产的直流电机驱动集成电路, 比较常见的是15脚Multiwatt封装的L298N (如图1所示) 。内部包含4通道逻辑驱动电路, 可以方便地驱动两个直流电机, 或一个两相步进电机。工作电压为46V, 输出电压最高可达50V, 可以直接通过电源来调节输出电压;输出电流可达2.5A, 最大可以达到4A, 可驱动电感性负载;可以直接用单片机的IO口提供信号;而且电路简单, 使用比较方便。L298N可接受标准TTL逻辑电平信号VSS, 9脚VSS可接4.5~7V的电压。4脚VS接电源电压, VS电压范围VIH为+2.5~46V[2]。1脚和15管脚下的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻, 形成电流传感信号。L298可驱动2个电动机, 此时OUT1, OUT2和OUT3, OUT4之间可分别接电动机。5、7、10、12脚接输入控制电平, 控制电机正反转;ENA, ENB脚接控制使能端, 控制电机的停转[3]。
为了获取更大的输出电流, L298N采取输入输出并联的连接方式, 即IN1与IN4 (5脚和12脚) 、IN2与IN3 (7脚和10脚) 、OUT1与OUT4 (2脚和14脚) 、OUT2与OUT3 (3脚和13脚) 分别连接在一起。
3、电路优化部分
3.1 光耦隔离器件ISO7220
在实际应用中, 由于存在由弱电到强电的连接, L298N的四个输入IN1~IN4都必须采用光耦隔离或者其他有效隔离方式。在这里我们选取光耦产品ISO7220。
ISO7220是TI公司生产的双通道数字隔离器。为便于PCB布局, ISO7220所提供的通道都面向一个方向 (如图2所示) 。其有一个被二氧化硅隔离层隔开的逻辑输入缓存器和逻辑输出缓存器。与隔离电源配合使用, 其能够阻止高压, 隔绝接地, 并防止来自数据总线或其他电路的噪声电流进入本地接地或者破坏敏感电路。根据传输速率其分为1、25和150Mbit/s三种不同型号。它主要应用于工业现场总线、计算机外部接口、伺服控制接口和数据采集等场合[4]。
在实际使用当中, 引脚1和引脚8上必须加具有不同地的两个电源。我们可以将VCC经过5V/5V的DC变换得到VCC1, 它们两个一起为ISO7220的输入和输出端供电。
3.2 续流电路
由续流二极管构成的“H桥”, 作为L298N的辅助电路来实现随直流电机的控制。在这里面, 二极管并没有什么特殊的地方, 只不过是起到了续流的作用而已。
在实际使用当中, 使用二极管要注意其允许最大电流和最大耐压两个参数。根据情况不同选取不同参数的元器件。
3.3 过流保护电路
我们以AVR单片机为例。利用AVR单片机的模拟比较器, 我们可以实现对直流电机的过流保护。我们用它来对两个模拟入端 (正极AIN0、负极AIN1) 的输入电压进行比较。
3.4 硬件电路
这上图中, PGND代表电源地, Vs代表直流电机的工作电压。电阻R的阻值需要根据实际情况选取合适的值。
4、结语
PWM配合桥式驱动电路L298N实现直流电机调速, 非常简单, 而且调速范围大。经过我们的改进, 增加了光耦隔离器件、续流电路和过流保护电路, 减少了电机的电压不致对对单片机可能造成的干扰, 提高了系统的抗干扰性、稳定性和可靠性。
摘要：直流电机在工厂自动化和数控机床等场合的应用越来越广泛, 各类各样的电机驱动芯片也出现在我们眼前。本文主要针对常见的直流电机驱动芯片L298N构成的驱动电路进行了一点优化设计, 主要增加了光耦隔离部分、续流电路和过流保护电路。
关键词：L298N,ISO7220,直流电机
参考文献
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