直流电机调速电路

㈠ 直流电机有哪些调速方法

1、改变电枢回路电阻调速

当负载一定时，随着串入的外接电阻R的增大，电枢回路总电版阻增大，电动机转速权就降低。

2、改变电枢电压调速

连续改变电枢供电电压，可以使直流电动机在很宽的范围内实现无级调速。

3、采用晶闸管变流器供电的调速方法

变电枢电压调速是直流电机调速系统中应用最广的一种调速方法。

4、采用大功率半导体器件的直流电动机脉宽调速方法

(1)直流电机调速电路扩展阅读：

特点

1、调速性能好。所谓“调速性能”，是指电动机在一定负载的条件下，根据需要，人为地改变电动机的转速。直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无级调速，而且调速范围较宽。

2、起动力矩大。可以均匀而经济地实现转速调节。因此，凡是在重负载下起动或要求均匀调节转速的机械，例如大型可逆轧钢机、卷扬机、电力机车、电车等，都用直流电动机拖动。

原理

要使电枢受到一个方向不变的电磁转矩，关键在于：当线圈边在不同极性的磁极下，如何将流过线圈中的电流方向及时地加以变换，即进行所谓“换向”。为此必须增添一个叫做换向器的装置，换向器配合电刷可保证每个极下线圈边中电流始终是一个方向，就可以使电动机能连续的旋转

参考资料来源：网络-直流电动机调速

㈡ 直流电机调速原理

当电机转动起来，控制部会再根据驱动器设定的速度及加/减速率所组成专的命令(Command)与属hall-sensor信号变化的速度加以比对(或由软件运算)再来决定由下一组(AH、BL或AH、CL或BH、CL或……)开关导通，以及导通时间长短。

速度不够则开长，速度过头则减短，此部份工作就由PWM来完成。PWM是决定电机转速快或慢的方式，如何产生这样的PWM才是要达到较精准速度控制的核心。

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高转速的速度控制必须考虑到系统的CLOCK 分辨率是否足以掌握处理软件指令的时间，另外对于hall-sensor信号变化的资料存取方式也影响到处理器效能与判定正确性、实时性。

至于低转速的速度控制尤其是低速起动则因为回传的hall-sensor信号变化变得更慢，怎样撷取信号方式、处理时机以及根据电机特性适当配置控制参数值就显得非常重要。或者速度回传改变以encoder变化为参考，使信号分辨率增加以期得到更佳的控制。

㈢ 直流电机可控硅调速电路图

如图所示：

可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成，其等效图解如右图所示。

双向可控硅：双向可控硅是一种硅可控整流器件，也称作双向晶闸管。这种器件在电路中能够实现交流电的无触点控制，以小电流控制大电流，具有无火花、动作快、寿命长、可靠性高以及简化电路结构等优点。从外表上看，双向可控硅和普通可控硅很相似，也有三个电极。

但是，它除了其中一个电极G仍叫做控制极外，另外两个电极通常却不再叫做阳极和阴极，而统称为主电极Tl和T2。

晶闸管（即可控硅）调速技术在直流电动机调速系统的运用，逐渐发展成为一门高科技电子自动化控制学科，晶闸管（可控硅）直流调速系统的自动化程度越来越成熟。

这不仅是经济性与可靠性的大大提高，而且使先进的自动化技术有了更广阔的运用，大大促进了社会生产力的进步，简单说来，主要由以下几点：

1、首先是直流电动机的调速性能好，调速范围广，从零速到预定速度，非常易于平滑调速，即无极调速；

2、启动、制动力矩大，易于快速启动和制动，尤其是低速启动效果非常好；

3、过载能力强，能承受较为频繁、较大的冲击载荷。

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直流电动机晶闸管（可控硅）调速装置这些优点，是非常适合于客运索道的使用范畴，比如：低速大扭矩，客运索道的运载力是相当大的，尤其是在必要时刻要做出一定的速度调节。

在实际的运用中，无论是速度如何调节，客运索道的直流调速系统总是能够使直流电动机输出足够的扭矩，使客运索道的速度都能够平滑稳定地运行自如，这就足可见到晶闸管（可控硅）调速系统的可靠性，同时还可以满足直流电动机的良好的启动和制动性能。

晶闸管（可控硅）调速装置的种类很多，在客运索道中直流电动机的可控硅直流调速装置最为广泛运用的是可编程控制晶闸管数字触发器，是一种集成电路组成，可由用户现场编程和配置内部参数。

从而获得所需要的功能，输出触发脉冲安全可靠，电路响应速度快，可提高触发脉冲的对称性和稳定性。这种调速装置的特点就是体积小，移相范围宽，灵敏度高，操作简单，安全可靠，控制精度高等优点，在业界受到很好的评价。

直流电动机尽管比交流电动机有着良好的调速性能，但是与交流电动机相比，它的一些缺点却始终不能弥补的，比如：

1、直流电动机的结构复杂，具有碳刷和整流子，滑环和碳刷需要经常维护或更换，碳刷在运转过程中还会产生火花。

这不仅仅是制造成本和维护成本的增加，电动机的容量都受到一定的限制，使用环境也不能在易爆气体及尘埃较多的场合下使用；

2、由于直流电动机具有换向器的结构，所以它的结构强度上就受到了一定的约束，它的转速一般仅为每分钟几百转到一千转，而交流电动机每分钟最高可达几千转，在转速上，交流电动机比直流电动机有着更绝对的优势。

除此之外，直流电动机受换向的限制，电枢电压也受到限制，最高只能做到一千多伏，而交流电动机可达10 千伏，甚至还高，所有的直流电动机的缺点，交流电动机几乎都可以来弥补。

㈣ 求最简单的直流电机调速电路图

你好：

——★1、直流他励电动机，可以使用可控硅调压的电路，版实现调速的。

——★2、因为权直流他励电动机有两个调压 “点” ，因此有两个方案：可控硅串联转子线圈调压、调速；及可控硅串联励磁绕组调压调速。

——★3、可控硅串联转子线圈调压、调速，可以向下（慢）调速，而可控硅串联励磁绕组调压调速则可以提高额定转速。

——★4、直流他励电动机采用可控硅串联励磁绕组来调速，应该采取一定的技术措施，防止发生 “飞车” 事故。

㈤ 求设计一个直流电动机的调速电路

首先得知道风扇的具体参数，没有参数怎么设计？起码早知道额定功率内是多大吧！过容载了容易烧，电流小了吧又带不动！想要改变电机转速就需要通过可调电阻来改变三极管的基极电流再改变集电极电流！这是最简单的调速方法！还有一种能耗更低的方法就是通过pwm输出，随便找个运放或555都可以做到！

㈥ 直流电机调速

1. 直流电机调速可以有三种方法：1是改变电机两端的电压，2是改变磁通量，3是串调节电阻回。答

2. 改变电压调速是常用办法，使用脉冲控制PWM方法，输入变化的不同占空量的方波，改变输入直流电机电枢两端的电压，改变直流电机转速，实现调速功能，可以实现无级调速，属于恒转矩调速。这种调速的问题在于一般只能在额定转速以下调节；改变磁通量，通过弱磁进行调速，可实现无级调速，缺点是只能实现在额定转速以上调节，调速时U、I不变，属于恒功率调速；串调节电阻是在电枢电路之外串联一个可调电阻R0，通过R0增大/减小的改变电阻R+R0来实现调速功能，缺点是只能实现分级调速，且串联电阻电消耗多，现在不怎么常用了。

3. 选择脉冲控制元件PWM，目前很多单片机都有这个模块，可以试试。

㈦ 直流电机调速控制电路原理以及原理图

现在普遍采用直流控制器来调速，可分为调压和弱磁两部分。我以我们这用的西威TPD32直流控制器为例说下。电机升压至440v，（485rpm左右），电压与磁场协调控制弱磁后最大转速可以达到1450rpm。常把485rpm称之为基速，1450rpm是最高转速。0-485rpm采用调压升至电机额定电压，转速随之上升至485rpm，速度再往上调就要弱磁了（减小磁通）。
原理见直流电机转速公式：
U=CeΦn+IaRa+2ΔUs n=(U-2ΔUs-IaRa)/(CeΦ)
其中n为转速，U为电机端电压， ΔUs为电刷压降， Ia 为电枢电流， Ra 为电机电枢绕组电阻
Ce 为电机常数，Φ为电机气隙磁通
调压到最大440V的这个速度点开始弱磁.

HW-A-1020型(DC12v24v电压通用型)调速器、工作原理:是通过改变输出方波的占空比使负载上的平均电流功率从0-100%变化、从而改变负载、灯光亮度/电机速度。利用脉宽调制(PWM)方式、实现调光/调速、它的优点是电源的能量功率、能得到充分利用、电路的效率高。例如：当输出为50%的方波时，脉宽调制(PWM)电路输出能量功率也为50%，即几乎所有的能量都转换给负载。而采用常见的电阻降压调速时，要使负载获得电源最大50%的功率，电源必须提供71%以上的输出功率，这其中21%消耗在电阻的压降及热耗上。大部分能量在电阻上被消耗掉了、剩下才是输出的能量、转换效率非常低。此外HW-A-1020型调速因其采用开关方式热耗几乎不存在、HW-A-1020型调速在低速时扭矩非常大、因为调速器带有自动跟踪PWM、另外采用脉宽调制(PWM)方式、可以使负载在工作时得到几乎满电源电压、这样有利于克服电机内在的线圈电阻而使电机产生更大的力矩率。

㈧ 直流无刷电机PWM调速原理

直流电机的PWM调速原理与交流电机调速原理不同，它不是通过调频方式去调节电机的转速，而是通过调节驱动电压脉冲宽度的方式，并与电路中一些相应的储能元件配合，改变了输送到电枢电压的幅值，从而达到改变直流电机转速的目的。它的调制方式是调幅。

脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。

PWM控制技术以其控制简单，灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限，结合现代控制理论思想或实现无谐振波开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。

(8)直流电机调速电路扩展阅读：

PWM调速实现方法举例：

直流电机调速PWM信号可由硬件产生，也可由微处理器得到，这里列举一例硬件产生电路。能产生PWM信号的IC很多，文中选用常用PWM发生器SG3525。将SG3525的1脚和9脚短接，使得其内部误差运放变为电压跟随方式，这样PWM的输出占空比就和2脚的模拟电压线性化。

SG3525的PWM输出为两路互补的PWM信号，相位上相差180°，每一路最大占空比为50%。通常将它俩相或，就可以得到0～100%的PWM信号(实际最大不会达到100%) 。

为了得到互斩的两路PWM信号，加入一片74HC02或非电路，就可以得到两路互斩PWM信号的反向信号(再加上逻辑非就是互斩信号)。值得注意的是，一般不将SG3525的两路互补信号的逻辑非作为互斩的两路信号，因为反向后它们的占空比变化和模拟给定值(SG1525的2脚电压)是反向的 。

将互斩PWM方式应用到BLDCM三相全桥方波控制中。BLDCM的线电压和线电流波形注意线电流波形图中不导通时段的波形，由于互斩是PWM方式②和方式③的交替变换，因而不导通时段电流波形兼有它们的特点。

直流电机调速PWM方式有多种，在桥式主电路安全性、续流回馈类型、桥式功率损耗均衡，以及适用调速方式等方面加以总结。

提出一种新的直流电机调速PWM方式———互斩，对该方式的特点、设计、实现等加以说明，并在BLDCM三相桥式方波控制下完成测试。

得到以下结论：

(1) 互斩兼有 HPWM-LON 和 HON-LPWM 二者的特点;

(2) 属于单极式调制，单斩波方式，主电路安全性高，续流无回馈母线电流;

(3) 克服 HPWM-LON 和 HON-LPWM 功率桥损耗不均;

(4) 适用于调速系统，电路实现简单，易用。

㈨ 直流电机调速的设计

一.电机调速模块.

我们的设计思路是先产生占空比可调的方波(方法有多种,一是用555构成多谐振荡器.二可以利用单片机产生PWM方波)+4功率器件构成的H桥电路,用以驱动直流电机转动.当然还许多驱动方案,比如三极管-电阻作栅极驱动\低压驱动电路的简易栅极驱动,还有可以直接用个MCU产生PWM外加一个MOS管驱动也可以.

1.1直流电机驱动电路的设计目标

在直流电机驱动电路的设计中，主要考虑一下几点：

1． 功能：电机是单向还是双向转动？需不需要调速？对于单向的电机驱动，只要用一个大功率三极管或场效应管或继电器直接带动电机即可，当电机需要双向转动时，可以使用由4个功率元件组成的H桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。如果不需要调速，只要使用继电器即可；但如果需要调速，可以使用三极管，场效应管等开关元件实现PWM（脉冲宽度调制）调速。

2. 性能：对于PWM调速的电机驱动电路，主要有以下性能指标。

1）输出电流和电压范围，它决定着电路能驱动多大功率的电机。

2）效率，高的效率不仅意味着节省电源，也会减少驱动电路的发热。要提高电路的效率，可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通（H桥或推挽电路可能出现的一个问题，即两个功率器件同时导通使电源短路）入手。

3）对控制输入端的影响。功率电路对其输入端应有良好的信号隔离，防止有高电压大电流进入主控电路，这可以用高的输入阻抗或者光电耦合器实现隔离。

4）对电源的影响。共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源污染；大的电流可能导致地线电位浮动。

5）可靠性。电机驱动电路应该尽可能做到，无论加上何种控制信号，何种无源负载，电路都是安全的。

考虑到以上的因素我们采用555多谐振荡器产生占空比可调的方波+4功率器件构成的H桥来驱动直流电机.电路图如下:

1.2、电机调速模块的电路图功能分析

555通过可调电阻可以实现占空比可调的方波，即组成占空比可调的多谐振荡器。

多谐振荡器实现占空比可调的方波的功能分析：

电源接通瞬间，电容C2上的初始电压为0，施密特触发器输出电压为U为高电平，与此同时由于集电极开路输出端（7脚）对地断开，电源通过R5、R7开始对电容C充电，电路进入暂稳态I状态。此后电路按下列四个阶段周而复始地循环，产生周期性的输出脉冲。

（1） 暂稳态I阶段，VCC通过R5。R7向电容C充电，电容C的电压Uc按指数上升，在UC高于2/3VCC之前，定时器暂时维持‘1’的状态，输出为高电位。

（2） 翻转I阶段，电容C继续充电，当Uc高于2/3VCC后，定时器翻转为‘0’的状态，输出为低电位。此时，集电极开路输出端（7脚）由对地断开变为导通。

（3） 暂稳态II阶段，电容C开始经历R7、R6对地（7脚）放电，Uc按照指数下降，在Uc低于1/3VCC之前，定时器依然维持‘0’的状态。输出为低电位。

（4） 翻转II阶段，电容C继续放电，当Uc低于1/3VCC后，定时器翻转为‘1’状态，输出为高电位。此时，集电极开路输出端（7脚）由对地导通变为对地断开。此后，振荡器又回复到暂稳态I状态。

（5） 可以通过调节R6的大小来调节定时器输出方波的占空比。

Uln2003芯片是16脚七路电机驱动芯片，这块芯片在这里可以看作是七非门芯片，作用是保证10脚和14脚的输出SINGLE1和SINGLE2的输出为一高一低。芯片中的二极管起到分流的作用。电路图的右部分的作用是通过调节电机的正转与反转来调节电机的转速，当SINGLE1为高 SINGLE2为低时，三极管Q2,Q3,Q5导通，Q1,Q4,Q6截止，电机1端通过Q5接地，Vcc通过Q2直接押在电机2端，此时电机2端电位高于1端，电机反转；当SINGLE1为低SINGLE2为高时，电机正转。当某一时刻占空比大于50％时，电机呈现正转加速或是反转减速状态；某一时刻占空比小于50％时，电机呈现正转减速或是反转加速状态。电机就是通过矩形波占空比的不同来调节转速的，电机呈现出来的转速是平均速度。

二.电机测速模块电路以及功能分析

我们的设计思路是利用光电隔离器件以及BCD计数器实现直流电机测速模块电路.利用电机转动时带动纸片遮挡光耦,使其发光二极管发出的红外光被其中的光敏三极管所接收,通过BCD计数器最后将在单位时间内转动的转数给显示出来.
电路图如下:

1.3、电机测速模块整个电路以及其他功能分析

1.3.1芯片功能分析

CD40192:

可预置BCD加/减计数器(双时钟) NSC\TI///J1J2J3J4是可以预设数字的输入，Q1Q2Q3Q4是加减计数的输出。C0是进位端接高位的UP（加计数器）。BO是借位端图上不接，为空脚。ENABLE是使能端。VSS接地，VCC接电源。DOWN是减计数器。

CD4511 BCD锁存、7段译码,驱动器：

//A、B、C、D分别接BCD加减计数器的输出端，锁存数字。再7段译码将其输出到数码管。

CD40106 六施密特触发器：

NSC\TI //输入信号为A，输出信号为A反，对输入的脉冲进行整形并取反，使高位计数器的加计数能够计数。

1.4、接受板子整个电路图功能分析

光电耦合器OPTOISO1，当其接受到光信号，LED放光，三极管饱和导通，晶体管Q1导通，因为电阻R3 为47K，大部分的电压分压在电阻上了，A为低电平。若没有接受到光的话，A为一高点平，这样在A端形成了一个负脉冲，再经过CD40106 六施密特触发器对脉冲进行整形并且取反，得到A的非为一正脉冲（指的是没有光的时候为低电平，有光信号的时候为高电平）。

经过六施密特触发器的脉冲信号再接到CD40192的UP端使BCD计数器件1为加计数器。又两个CD40192ENABLE是使能端一起接在enable信号上。

REST信号也相连一起通过按键S1接VCC高电平/通过R9 10K接地。这样只要按S1就可以实现REST重置清零。不按S1的就照常计数。

Enable使能信号的产生:是通过按键S1和555芯片以及相应的RC电路,实现一定时间的延时,也就是意味着一按S1,在定时T(由RC值确定)的时间内,计数器在计数,将光电耦合器接受到的恒定脉冲个人给计数,定时时间到的话就停止.这样的话可以将电机的速度给测出来.定时时间为0.5S~1.0S.

驱动CD40192工作,我们对照图2来分析这个定时器的功能。 当一上电的时候, 3 (OUT)脚输出一个高电平,

㈩ 直流电动机如何实现无级调速

直流电机的调速主要是调节电枢电压【调压调速】，
虽然也有调节励磁的回，但一般作为升速调节【弱磁答调速】，且调节范围小，常作为辅助调速方案。
比较成熟的是用三相全桥可控硅整流电源来对直流电机作调速控制，
可控硅整流调压可以方便地通过改变可控硅导通角实现。
补充：
1、直流电动机，固定励磁，电机转速与电枢电压成正比，所以，应采用【调压调速】；
2、三相可控硅全桥整流电路，可以获得脉动直流电源（可调节）；
3、采用移相触发电路对可控硅的导通角进行控制，触发角可以用【电压】信号进行调节；
4、那个控制【电压】可以用【手动】设定或通过【给定】与【转速反馈】之差进行【自动】调节，调节器可以进行pid运算；
5、简单的无反馈调速系统，就是通过【给定】电位器改变【移相控制电压】，从而改变可控硅导通角、改变整流输出电压、改变电机转速；
6、简单无反馈的系统，电机实际转速与给定值之间有偏差，并且系统不能自动减小这个偏差，对于要求不高的场合可以直接应用；
7、可控硅全桥整流电路及其移相控制和触发单元，可以直接从教科书上得到。如《可控硅变流技术》。