直流电机PWM调速方法探讨.doc

直流电机PWM调速方法探讨.doc直流电机PWM调速方法探讨一、引言直流电机是将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。直流电机具有优良的调速特性,调速平滑,方便,调速范围广,过载能力强,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无极快速起动、制动和反转,因为需要满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求,从而对直流电机提出了较高的要求,改变电枢回路电阻调速、改变电压调速等技术已远远不能满足现代科技的要求,这时候通过PWM方式控制直流电机调速的方法就应运而生。采取传统的调速系统主要有以下的缺陷:模拟电路容易随时间飘移,会产生一些不必要的热损耗,以及对噪声敏感等。而用PWM技术后,避免上述的缺点,实现了数字式控制模拟信号,可以大幅度减低成本和功耗。二、H桥驱动原理图1中所示为一个典型的直流电机控制电路。电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。4个三极管组成H的4条垂直腿,而电机就是H中的横杠。如图1所示,H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转,必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况,电流可能会从左至右或从右至左流过电机,从而控制电机的转向。要使电机运转,必须使对角线上的一对三极管导通。例如,如图2所示,当Q1管和Q4管导通时,电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机,然后再经Q4回到电源负极。按图中电流箭头所示,该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管Q1和Q4导通时,电流将从左至右流过电机,从而驱动电机按特定方向转动(电机周围的箭头指示为顺时针方向)。另一对三极管Q2和Q3导通的情况,电流将从右至左流过电机。当三极管Q2和Q3导通时,电流将从右至左流过电机,从而驱动电机沿另一方向转动(逆时针方向)如图3所示。三、L298NH桥驱动芯片介绍L298N为SGS所出产的双全桥步进电机专用驱动芯片,是一种二相和四相步进电机的专用驱动器,可同时驱动2个二相或1个四相步进电机,内含二个H-Bridge的高电压、大电流双全桥式驱动器,接收标准TTL逻辑信号,可驱动46V、2A以下的步进电机。其应用如图4所示:OUT1~OUT4之间接2个电动机。IN1,IN2,IN3,IN4从单片机引入控制电平,控制电机的正反转,ENA,ENB,接控制使能端,控制电机的停转。对于电机的调速,我们采用PWM调速的方法。其原理就是开关管在一个周期内的导通时间为t,周期为T,则电机两端电压为U=Vcc*(t/T)=。其中,k是占空比,Vcc是电源电压,占空比越大,电机转的越快。PWM配合桥式驱动电路,实现直流电机调速非常简单,且调速范围大。四、软件设计编程部分采用KELI-C51语言完成,采用模块化的设计方法,划分成成键盘输入、按键识别和功能、PWM脉宽控制等模块,现将主要函数做简单介绍。①PWM脉宽控制:本设计中采用软件延时方式对脉冲宽度进行控制,延时程序函数如下:delays(){uchari;for(i