电机驱动系统[应用材料]

1、常用直流电机、交流电机的选择常用直流电机、交流电机的选择。 常用驱动方案的分析比较常用驱动方案的分析比较。 1沐风书苑 常用直流电机、交流电机的选择常用直流电机、交流电机的选择 电动机种类最主要的性能特点 直流电动机 他励、并励机械特性硬，启动转矩大，调速性能好 串励机械特性软，启动转矩大，调速方便 复励机械特性软硬适中，启动转矩大，调速方便 三相异步电 动机 普通笼型机械特性硬，起初转矩不太大，可以调速 高启动转矩起动转矩大 多速多速（速） 绕线式机械特性硬，启动转矩大，调速方法多，调速性能好 三项同步电动机转速不随负载变化 单相异步电动机功率小，机械特性硬 单相同步电动机功率小，转速恒定

2、表电动机的主要种类及其主要性能特点 2沐风书苑 电机选择的主要原则： 尽量优先选用结构简单、价格便宜、维护方便的笼型 异步电动机； 一台绕线式异步电动机的造价大约为同容量笼型异步 电动机的两倍，但它在技术性能上比笼型电机优越， 它可以通过转子串电阻来改善启动性能或调速，故可 用于调速范围不大的生产机械上。 同步电动机具有速度恒定、能改善电网功率因数等优 点，适用于无调速要求、负载功率较大的生产机械。 直流电动机虽然有造价高、维护困难的缺点，但具有 调速指标优越的优势，在功率较大、调速范围较宽或 要求频繁启动、制动的生产机械上经常采用直流电机。 3沐风书苑 电动机形式的选择： 电动机的形式包括结

3、构形式和防护形式。结构形 式按电机安装位置不同分为卧式和立式。 卧式电机卧式电机 立式电机立式电机 4沐风书苑 封闭式封闭式防爆式防爆式 开启式开启式 防护式防护式 电机的防护形式如下电机的防护形式如下： 5沐风书苑 电动机额定电压的选择： 交流电动机的额定电压与供电电网的电压一致。中小 型异步电动机都是低压的，额定电压为220V/380V及 380V/660V 。当电机功率较大且供电电压为6000V或 10000V时，电动机应选与之相适应的高电压。 直流电动机的额定电压也要与电源电压相配合，一般 为110V220V、和440V。其中220V为常用电压等级。 6沐风书苑 电动机额定转速的选择：

4、 电机长期连续运转，很少启动、制动和反转。 主要矛盾：设备投资、占地面积和维护费等。 电机经常启动、制动和反转。 主要矛盾：过渡过程的能量损耗大和过渡过程 持续时间长对劳动生产率的影响。 7沐风书苑 常用驱动方案的分析比较 电阻网络或数字电位器调整电动机 采用继电器对电动机的开与关进行控制 采用四个大功率晶体管组成H桥电路 8沐风书苑 电阻网络或数字电位器调整电动机： 采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压，从而达到 调速的目的。但是电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻元件 价格昂贵，主要问题是一般电动机的电阻很小，但电流很大；分 压不仅会降低效率，而且实现很困难。 9沐风书苑 采用继电器对

5、电动机的开与关进行控制: 采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的 切换对小车的速度进行调整。这个方案的优点是电路较为 简单，缺点是继电器的响应速度慢，机械结构易损坏，寿 命短，可靠性差。 10沐风书苑 采用四个大功率晶体管组成H桥电路: 采用由双极性管组成的H型PWM电路。用单片机控制晶 体管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电机转 速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非 常高；H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制； 电子开关的速度很块，稳定性也很高，是一种广泛采用的 PWM调速技术。 11沐风书苑 12沐风书苑 图中所示为一个典型的直流电机控制电路。电路得名

6、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（注意：图只是示意图，而不是完整的电路图，其中三 极管的驱动电路没有画出来）。 如图所示，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。 13沐风书苑 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

7、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）。 14沐风书苑 图所示为另一对三极管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（电机周围的箭头表示为逆时针方向）。 15沐风书苑 驱动电机时，保证H桥上两个同侧的三极管不会同时导通非常 重要。如果三极管Q1和Q2同时导通，那么电流就会从正极穿过两个 三极管直接回到负极。此时，电 路中除了三极管外没有其他任何 负载，因此电路上的电流就可能达到最大值（该电流仅受电源性能 限制），甚至烧坏三极管。基于上述原

8、因，在实际驱动电路中通常 要用硬件电路方便地控制三极管的开关。 16沐风书苑 采用以上方法，电机的运转就只需要用三个信号控制：两个方向信 号和一个使能信号。如果DIRL信号为0，DIRR信号为1，并且使能信 号是1，那么三 极管Q1和Q4导通，电流从左至右流经电机；如果DIRL 信号变为1，而DIRR信号变为0，那么Q2和Q3将导通，电流则反向 流过 电机。 17沐风书苑 实际使用的时候，用分立元件制作H桥是很麻烦的，好在现在市面上有很 多封装好的H桥集成电路，接上电源、电机和控制信号就可以使用了，在额定 的电压和电流内使用非常方便可靠。比如常用的L293D、L298N、 TA7257P、 SN754410等。 18沐风书苑 L298NL298N简介简介 19沐风书苑 SENSEA和SENSEA连接电流检测电阻；Vss解逻辑控制部分的电源， 常用V；Vs为电机驱动电源；IN1IN4输入引脚采用标准TTL逻辑电 平信号，用来控制H桥的开与关；EnA、EnB引脚为使能控