直流电机调速控制技术
直流电机调速控制调节直流电机的转速是涉及电动机驱动器技术中十分重要的部分,因此很多直流电机的调速控制方法投入了大量的研究。
电机调速原理
电机调速,又称电动机变速,它构成了电机调速系统,通过一定的控制手段和算法,使电动机得以调节输出转速、力量和扭矩,以达成设定值。
控制方法
调速系统主要采用经典控制方法来控制电机,它们包括PID控制、变频控制和机械传动离合器控制等。
PID控制: PID控制是应用最广泛的调节控制技术之一,它的输入信号是电机的转速和位置信息,它能够根据反馈控制电机转速,优点是反应快、精度高,不需要调节和维护,但需要计算量大。
变频控制 : 变频控制可以通过调节电机输入电流的频率来控制电动机的转速,变频器内部算法复杂,能够抗负载扰动、动态响应等,具有高精度和快速反应和较低的能耗,但成本高。
机械传动离合器控制 : 这种方法通过在电机输入电压下使用机械离合器来控制电机转速。它操作简单、低成本,能够防止电磁超载,但现在较少使用。
调速器法:调速器法是一种简单的直流电机调速方法,原理是改变电动机的转子的汽车比,以调节电机转速。调速器有自动调速器和手动调速器两种,其中自动调速器不需要外部机械装置,能自动实现调速;而手动调速器,需要外部机械装置来驱动,实现电机的调速。
变频器法:变频器法是一种复杂的直流电机调速方法,原理是改变电动机的电源频率,以调节电机转速。该方法需要在电机电源输入端加一个变频器,实现电源频率的调节。变频器的出口频率的高低可以根据需要进行调整,以达到调整电机转速的目的。
以上是直流电机调速控制方法主要的两种方法,两种方法都有其优缺点,应根据调速要求和经济性来决定采用哪种方法。 直流电机的驱动电路有:
电压源
外部开关
电容器
调速器
晶体管控制器
直流电源
PWM调速器
变压器
继电器
调整桥
高低压过渡
防止电机反激的元件
过滤电容
装置接线图 直流电机调速控制方法
直流电机调速控制需要两个基本要素:直流供电电路和驱动电路。
1. 直流供电电路
直流供电电路由交流/直流变流器、滤波电路和逆变器等部分组成,它可以完成对电机的电源供电。
2. 驱动电路
驱动电路的任务是改变不同状态(左转、右转或停止)下电机的速度、扭矩、功率等性能参数,它具有调节控制器、调节灯、晶体管等元器件,可以实现直流电机控制。
3. 直流电机的调速技术
直流电机可以采用脉冲宽度调制(PWM)来调速,这是一种有效的功率控制方法。通过将电机转子所受的电荷量周期性控制,以此模拟出实际需要的直流电流,并进而达到调速的目的。 调速控制是指改变电路驱动直流电机的转矩,从而改变旋转速度,使其达到理想的调速目的。
常用的直流电机驱动电路有两种,一种是半桥驱动,另一种是全桥驱动,这两种驱动方式各有优缺点,根据实际需要选择适当的驱动方案。
通过PWM来调速,可以调节电机的转速,增加或降低转速,实现调速功能。具体工作原理是将电机的负载与PWM信号有效分离,应用放大电路,对PWM信号进行大幅度反复调制,从而改变电机负载驱动电流,从而实现调速效果。
H桥驱动只能控制电机的正反转,不能实现调速功能,如果想将电机的转速加减,那么只能使用PWM调速驱动才能实现。 降低电枢电压的调速
电枢电路串电阻调速
弱磁调速
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