第四章 电动机及其驱动电路
常用电机驱动电路及原理
EN1 和 EN2 一般使用时我们直接接高电平，使整个电路始终处于工作状态！
通过对上面电路的了解，大家应该大致了解了 H 桥的基本工作原理，有没有更 好地驱动电路了呢？答案是肯定的！以下是直流电动机的机械特性表达式：
n 是电机的转速，U N 是电机的两端的电压，Ce 、CT 、φN 对于我们来说可以看成一 个定值，Tem 是负载转矩，车做好之后该值基本确定不变，剩下一个重要的参数 Ra 电 机电枢回路的阻值，电机本身的内阻很小，如果外部引入的电阻过大，此时直流电 动机转速降落较大，驱动电路效率较低，电机性能不能充分发挥。为了提高 电机的转速我们应该尽量减小电机电枢回路绕组的阻值，我们知道：N 沟道的 MOS FET 具有极低的导通电阻，IRF3205 导通电阻在 8mΏ左右，而 IRF4905 几乎是其两 倍，那么是不是可以考虑全部使用 N 沟道的 3205 来搭我们的驱动电路呢，答案也 是肯定的，只不过需要换一片栅极驱动芯片就行！
常用的电机驱动有两种方式：一、采用集成电机驱动芯片；二、采用 MOSFET 和专用栅极驱动芯片自己搭。集成主要是飞思卡尔自己生产的 33886 芯片，还有就是 L298 芯片，其中 298 是个很好的芯片，其内部可以 看成两个 H 桥，可以同时驱动两路电机，而且它也是我们驱动步进电机的 一个良选！由于他们的驱动电流较小（33886 最大 5A 持续工作，298 最大 2A 持续工作），对于我们智能车来说不足以满足，但是电子设计大赛的时 候可能会用到！所以想要详细了解他们的同学可以去查找他们的数据手册！ 在此只是提供他们的电路图，不作详细介绍！
电机驱动电路原理
电机驱动电路原理一、引言电机驱动电路是将电能转化为机械能的重要部分，其作用是提供适当的电源给电机，以使其正常运转。
本文将详细介绍电机驱动电路的原理。
二、电机驱动电路的分类根据控制方式不同，电机驱动电路可分为直流马达驱动和交流异步马达驱动两种。
1. 直流马达驱动直流马达的转矩与其励磁磁通量成正比，因此控制直流马达转速的关键在于控制励磁磁通量。
常见的直流马达控制方式有：（1）恒压调速法：通过改变励磁线圈中的电阻来改变励磁电流，从而改变励磁磁通量大小。
（2）串联调速法：将外加阻抗串联到直流马达中，通过改变串联阻抗大小来改变总回路阻抗大小，从而改变总回路电流大小和励磁磁通量大小。
（3）分级调速法：将外加阻抗分级加入到直流马达中，在不同级别处通过切换不同的外加阻抗来改变电路总回路阻抗大小和励磁磁通量大小。
2. 交流异步马达驱动交流异步马达的转速与供电频率成正比，因此控制交流异步马达转速的关键在于控制供电频率。
常见的交流异步马达控制方式有：（1）恒频调速法：通过改变电源电压来改变供电频率，从而改变异步马达转速。
（2）变频调速法：通过将交流电源转换为直流电源，再将直流电源通过逆变器转换为可调的交流电源，从而实现对供电频率的精确控制。
三、直流马达驱动原理1. 直流马达基本结构直流马达由定子和转子两部分组成。
定子包括永磁体和励磁线圈，励磁线圈中通有直流电源。
转子由铁芯和绕组组成，绕组中通有直流或脉冲直流信号。
2. 直流马达基本原理当励磁线圈通有一定大小的直流电信号时，会在永磁体中产生一个稳定的磁场。
当绕组通有一定大小和方向的脉冲直流信号时，会在转子中产生一个旋转磁场。
由于旋转磁场与永磁体中的磁场不同步，因此会产生一个转矩，使得转子开始旋转。
3. 直流马达调速原理直流马达调速的关键在于控制励磁线圈中的电流大小和方向。
当励磁线圈中的电流大小和方向改变时，励磁线圈中的磁通量大小和方向也会随之改变。
由于直流马达的转矩与励磁线圈中的磁通量成正比，因此改变励磁电流大小和方向可以改变直流马达的转速。
步进电机驱动电路
02
步进电机驱动电路设计要素
驱动电路的组成及工作原理
驱动电路的组成
• 电源模块：为驱动电路提供稳定的电压和电流 • 控制模块：接收控制信号，控制电流的方向和大小 • 驱动模块：将控制信号转换为驱动电流，驱动电机运行
驱动电路的工作原理
• 控制模块根据输入的控制信号生成驱动信号 • 驱动模块根据驱动信号产生相应的驱动电流，驱动电机运行 • 电源模块为驱动电路提供稳定的电压和电流，保证电路正常工作
04
步进电机驱动电路在实际应用中的注意事项
驱动电路与步进电机的匹配问题
驱动电路与步进电机的匹配原则
• 度要求选择合适的驱动电路
驱动电路与步进电机的匹配方法
• 通过实验和计算确定最佳匹配方案 • 参考产品手册和应用案例进行匹配
驱动电路的控制策略与优化
未来应用场景的拓展
• 在智能家居、机器人等领域的应用 • 在航空航天、武器装备等领域的应用
未来驱动电路的设计方向
• 高性能、高效率、高可靠性的驱动电路设计 • 绿色环保、节能减排的驱动电路设计
CREATE TOGETHER
DOCS
谢谢观看
THANK YOU FOR WATCHING
模块化驱动电路的优势
• 便于维护和升级 • 提高设计灵活性，易于扩展
新型驱动技术与控制方法的研究与应用
新型驱动技术
• 永磁同步电机等高效电机的研究与应用 • 无刷直流电机等环保电机的研究与应用
新型控制方法
• PID控制等先进控制算法的研究与应用 • 模糊控制等人工智能技术的研究与应用
步进电机驱动电路在未来应用场景的拓展
双极性驱动电路的优缺点
• 优点：驱动能力强，能实现正反转控制 • 缺点：结构较复杂，成本较高
华理电机第4章.
电机学
MN M
电机学
例、一台并励直流电动机额定电压UN=220v，电 枢电流IaN=75A，额定转速nN=1000r/min，电枢回 路总电阻Ra=0.26欧姆，励磁回路总电阻Rf=91欧 姆，铁损耗PFe=600w，机械损耗Pm=198w，求：
换向极绕 组 转轴
电机学
4.3 直流电机的分类和主要系列 一 直流电机的分类
（1）按工作性能：发电机和电动机 （2）按主磁极构成材料不同：
永磁直流电机，永磁磁钢产生磁场 电磁式直流电机，铁芯和绕组产生磁场。
（3）电磁式直流电机一般按励磁方式分类： 它励 自励 ：并励，串励，复励
电机学
二 直流电机的励磁方式
圈连同导磁圆柱体称为电
F
机的转子或电枢。线圈的
首末端a、d连接到两个相
互绝缘并可随线圈一同旋
转的换向片上。转子线圈
与外电路的连接是通过放
置在换向片上固定不动的 运动导线在磁场中产生的感应电动势与感应
电刷进行的。
电流用右手定则； 通电导线在磁场中的受力用左手定则。
当原动机驱动电机转子逆时针
旋转1800 后 ，如右图。
（1）电动机额定负载运行时输出转矩M2 （2）电动机额定负载时的效率。
UN
I
Ea
M
R f I aN
If
电机学
额定负载运行时的电枢电动势为：
EaN U N IaNR a 220 75 0.26 200.5V
电磁功率：PM EaNIaN 200.5 75 15037.（5 W）
⒈额定功率 PN 指电机在铭牌规定的额定状态下运行时，电机 的输出功率，以 "W" 为量纲单位。若大于 1kW 或 1MW 时,则用 kW 或 MW 表示。
初中九年级(初三)物理 第四章直流电动机的基本控制线路
第四章直流电动机的基本控制线路在精密机械加工与冶金工业生产过程中，如：高精度金属切削机床、轧钢机、造纸机、龙门刨床、电气机车等生产机械都是用直流电动机来拖动的。
这是因为直流电动机具有启动转矩大、调速范围广、调速精度高、能够实现无级平滑调速以及可以频繁启动等一系列优点，对需要能够在大范围内实现无级平滑调速或需要大启动转矩的生产机械，常用直流电动机来拖动。
第一节学习目的和要求一、学习目的1．掌握并励和串励直流电动机的起动、换向、调速和制动控制线路的工作原理2．根据并励串励直流电动机的控制线路原理图能熟练进行线路的安装、接线和调试。
三、学习要求1．掌握直流电动机基本控制线路的工作原理，理解和分析控制线路的特点。
2．能根据直流电动机的控制线路原理图熟练进行线路的安装、接线，在调试过程中，能根据出现的故障现象进行正确的分析与排除。
第二节学习与训练指导本章要点●并励直流电动机的起动、换向、制动、调速控制线路●串励直流电动机的起动、换向、制动控制线路本章难点●并励直流电动机的反接制动控制方法●串励直流电动机的反接制动自动控制原理本章主要学习并励直流电动机和串励直流电动机的基本控制线路，包括起动控制线路、正反转控制线路、制动控制线路和调速控制线路。
同时对各个控制线路的保护电路也作了详细的分析。
因为交、直流电动机基本控制线路的工作原理大同小异，所以在学习过程中要注意新旧知识的联系。
一、并励直流电动机的基本控制线路（一）重点内容1. 并励直流电动机的起动控制线路对于并励直流电动机来说，一般不允许直接起动。
这是因为并励直流电动机直接起动时电枢电流可高达十几倍或更高的额定电流，使绕组由于过热而损坏。
并励直流电动机的起动控制常采用降压起动。
（1）直流电动机起动变阻器主要由电阻元件、调节转换装置和外壳三大部分组成。
调节转换装置、电阻元件均置于旋转式变阻器的定型箱壳中，电阻元件一般为螺旋形，采用康铜电阻材料制成。
失压保护联锁装置依靠旋轴中心的扭力弹簧自动复位切断电路。
电机驱动电路原理图集锦
电机驱动电路原理图集锦电机驱动电路的作用：电机驱动电路的作用指通过控制电机的旋转角度和运转速度，以此来实现对占空比的控制，来达到对电机怠速控制的方式。
电机驱动电路原理图及电路控制方案：电机驱动电路既可通过继电器或功率晶体管驱动，也可利用可控硅或功率型MOS场效应管驱动。
为了适应不同的控制要求(如电机的工作电流、电压，电机的调速，直流电机的正反转控制等)，下面介绍几种电机驱动电路，以满足以上要求：图1电路利用了达林顿晶体管扩大电机驱动电流，图示电路将BG1的5A扩流到达林顿复合管的30A，输入端可用低功率逻辑电平控制。
上述电路采用的驱动方式属传统的单臂驱动，它只能使电机单向运转，双臂桥式推挽驱动可使控制更为灵活。
图2为一款单端逻辑输入控制的桥式驱动电路，它控制电机正反转工作，这个电路的另一个特点是控制供电与电机驱动供电可以分开，因此它较好地适应了电机的电压要求。
图3也为单端正负电平驱动桥式电路，它采用双组直流电源供电，该电路实际是两个反相单臂驱动电路的组合。
图3也能控制电机的正反转。
图4电路以达林顿管为基础驱动电机的正反转，它由完全对称的两部分组成。
当A、B两输入端之一为髙电平，另一端为低电平时，电机正转或反转;当两输入端同为高或低电平时，电机停转;如采用脉宽调制，则可控制电机的转速，因此图4具有四种组合输入状态，电机却可以产生五种运行状态。
这里箝位二极管D1、D2的加入具有重要的作用，它使达林顿管BG2,BG3不会产生失控，这在大功率下运转时更显安全。
本电路的另一特点是输入控制逻辑电平的高低与电机的直流工作电压无关，用TTL标准电平就能可靠地控制。
与图4相比，图5的桥式驱动电路更为有趣，其一它是以低电平触发电机运转;其二控制端A、B具有触发锁定功能;其三具有多种保护，如D1、D2的触发锁定，D3—D6的功率管集电极保护等。
因此本电路只有三种输入状态有效，电机仍有五种工作状态。
D1 ,D2的作用是：若A为低电平时，BG1、BG2、BG5导通，BG2集电极的髙电平将通过D2封锁B端的输入，保证BG6截止，若本电路采用TTL电路触发，必须选用集电极开路门电路。
机电一体化系统设计04电动机及其驱动电路
07
结论
电动机及其驱动电路在机电一体化系统中的重要地位
电动机是机电一体化系统的核心组成部分，负责将电能转换为机械能，驱动系统 运动。
电动机及其驱动电路的性能直接影响整个机电一体化系统的运行效果，包括运动 精度、稳定性、效率等。
电动机及其驱动电路的研究方向与发展趋势
研究方向
深入研究电动机及其驱动电路的原理、性能、优化设计等， 以提高机电一体化系统的性能和稳定性。
度的场合。
常见的直流电动机有永磁式和励 磁式两种，其中永磁式直流电动
机具有更高的效率和可靠性。
交流电动机
交流电动机是指通过交流电来产生旋转的电动机， 其工作原理基于法拉第电磁感应定律。
交流电动机具有结构简单、维护方便、成本低等 优点，广泛应用于工业、商业和家庭等领域。
常见的交流电动机有异步电动机和同步电动机两 种，其中异步电动机具有更高的效率和可靠性。
02
在选择电动机时，应优先选择具 有良好性能和可靠性的品牌和型 号，以确保系统的稳定性和可靠 性。
03
电动机驱动电路基础
驱动电路的作用与要求
驱动电路的作用
为电动机提供所需电压和电流，实现电机的启动、调速、制动等功能。
驱动电路的要求
能够提供稳定的输出电压和电流，保证电机正常运行；具备过载保护、短路保 护等功能，确保系统安全；同时要求驱动电路具有较高的效率，降低能耗。
改进控制策略
采用矢量控制、直接转矩控制等先进的控制策略，提高电动机的 控制精度和动态响应能力。
实施参数自适应调整
根据运行工况和电动机参数的变化，自适应调整控制参数，提高 电动机的适应性和鲁棒性。
06
电动机及其驱动电路的发展趋势与挑
战
电路中的电机驱动与控制
电路中的电机驱动与控制电机驱动与控制是电气工程领域中的重要课题，它涉及到各种各样的应用，如工业机械、汽车、飞机以及家用电器等。
本文将介绍电机驱动的一些基础知识，包括驱动方法、控制技术、电机类型等，在文章的结尾将给出一些实际应用的案例。
一、驱动方法电机驱动有多种方法，最常见的是直流电机驱动和交流电机驱动。
直流电机驱动通常使用电子晶体管或MOSFET器件来控制电机的加速和减速，而交流电机驱动则使用变频器或调速器等器件来控制电机的转速。
此外，直线电机和步进电机等特殊类型的电机也需要专门的驱动方法。
二、控制技术电机的控制技术包括位置控制、速度控制和力矩控制。
位置控制是指控制电机准确的位置，通常用于机械臂、自动门等需要精确位置控制的场合；速度控制是指控制电机转速，通常用于车辆和机器人等应用；力矩控制是指控制电机输出的扭矩大小，通常用于制动系统和起重设备等场合。
这些控制技术通常需要使用PID控制器、模糊控制器等算法来实现。
三、电机类型电机类型主要有直流电机、交流电机和步进电机等。
直流电机主要用于精密控制应用，如印刷机等；交流电机则广泛应用于家用电器、工业机械等领域，其驱动所需功率通常较低；步进电机则具有很高的精度和可控性，被广泛应用于精密加工以及3D打印等领域。
四、应用案例在电机驱动与控制的实际应用中，有很多经典的案例。
例如，工业机械上的电机驱动和控制，包括机床上的转台、自动控制系统；汽车行业中的电机驱动和控制，如电动车、智能驾驶系统等；家用电器中的电机驱动和控制，如空调的风机、电视机的换台马达、洗衣机的马达等。
这些应用案例体现了电机驱动与控制技术的广泛应用和重要性。
结论电机驱动与控制是电气工程领域中至关重要的一部分，涉及到众多的应用场合和技术手段。
通过本文的介绍，我们了解了电机的驱动方法、控制技术以及主要的电机类型，同时也了解了电机驱动与控制在实际应用中的广泛应用。
希望本文能够对读者有所帮助。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
单相交流感应电动机在气中产生脉动磁场， 为了启动，通常采用两种措施获得启动电磁转 矩： 1. 分相式 2. 罩极式
• 1 2 • 1 2
机械特性 堵转转矩 最大转矩 交流变频调速 恒压频比变频调速 转差频率调速
第五节 超声波电动机
• 超声波电动机工作原理
超声波电动机又被称为压电电动机或压电 陶瓷马达，是一种新型原理电动机，它利用压 电陶瓷的逆压电效应产生超声振动，并将振动 通过摩擦耦合来直接驱动转子旋转或滑块的位 移。
第四章 电动机及其驱动电路
第一节 电动机基本知识
• 电动机驱动机制及分类
根据工作原理不同，电动机构分为传统电磁 型电动机和基于逆压效应的新型超声波电动机， 传统电磁型电动机又分为固定磁阻电动机和变磁 阻电动机，固定磁阻电动机包括直流电动机、永 磁同步电动机、交流感应电动机，变磁阻电动机 有步进电动机等。 电磁耦合两大定理：法拉第定律和电磁感应 定律。
第三节 永磁同步电动机
• 结构原理
永磁同步电动机以电子换向取代了传统直流电动机 的电刷换向，因此称为无刷电动机。它的电枢绕阻位于定 子上，转子由永久电路 永磁同步电动机有两种驱动方式： 1. 直流电动机驱动方式 2. 同步电动机驱动方式 永磁同步电动机常用的工作方式是采 用三相正弦脉冲宽度调制（SPWM）电压 供给定子绕阻。
调节特性
• 三、驱动电路
1 线性直流功率放大器
线性功率放大器是指放大器中的功率元件处于 线性状态的放大器。由于其功率元件在线性状态， 有大量的功率消耗在功率元件上，致使其效率很 低。因此，线性功率放大器一般用于控制小功率 的电动机或要求电磁干扰较小的系统中。
• 2 PWM功率放大器
PWM功率转换电路
3种工作状态：(视脉宽调压)
(1) 当UI=0时，Us的正负脉宽相等，直流分量为零， 但在交流分量的作用下，电机在停止位置处微 振，动力润滑，减少静磨擦，减少起动阻力。 (2) 当UI>0时，Us的正脉宽>负脉宽，直流分量大于 零，正转，转速上升。 (3) 当UI<0时，Us的正脉宽<负脉宽，直流分量小于 零，反转，反转转速上升。
第四节 交流感应电动机
• 原理结构
交流感应电动机主要由定子和转子组成，它们 都用硅钢片叠制而成。定子有三相绕组和单相绕 组两种结构，转子有鼠笼式和短路绕组式两种。 三相交流感应电动机接入三相对称交流电源后， 三相绕阻中的电流在定子与转子之间的气隙中产 生旋转磁场，与转子绕组中的感应电流相互作用， 产生电磁转矩。
超声波电动机的特点
低速大转矩 无电磁噪声 断电自锁 动态响应快、控制性能好 运行无噪声 动态速度范围宽
第六节 电动机的选择
• 两种选择准则 1. 古典准则 2. 通用准则
• 1. 2. 3. 4.
超声波电动机的分类 按驱动方式 按机械振动获取方式 按照定转子接触方式 按照定子表面椭圆运动获取方式
• 1. a. b. c. d.
超声波电动机的特点和应用 与传统电磁电动机比较 能量转换过程 机械特性和效率 能量密度和转矩密度 响应特性
•
1. 2. 3. 4. 5. 6.
第二节 直流电动机
• 一、 工作原理与结构 直流电动机主要包括： 1. 定子磁极 2. 电枢 3. 电刷
第二节 直流电动机
• 二、静态与动态特性
3. 直流电动机的特性： 机械特性：电压恒定时， 电动机转速随负载转矩变 化的关系。 1)当T=0时，n0为理想空载转 速。 2)当n=0时，T为启动转矩或 堵转转矩。