直流电机驱动
电机驱动总结
电机驱动总结引言电机驱动是电动机工作的关键，它将电源提供的电能转化为机械能，实现电动机的正常运转。
在工业、农业和家庭生活中，电机驱动广泛应用于各种设备和系统中。
本文将就电机驱动的分类、原理和应用进行总结。
一、电机驱动分类1. 直流驱动直流驱动主要由直流电源、电机和电子驱动器组成。
直流驱动具有启动快、转矩大、调速范围广等特点。
常见的直流驱动器有直流电机控制器和直流功率模块。
直流驱动广泛应用于机床、输送设备、电梯等需要快速启动和调速的场合。
2. 交流驱动交流驱动主要由交流电源、电机和变频器组成。
交流驱动具有结构简单、可靠性高的特点。
常见的交流驱动器有变频器和交流电机控制器。
交流驱动广泛应用于空调、水泵、风扇等对精确控制要求不高的场合。
3. 步进驱动步进驱动主要由脉冲信号发生器、驱动电路和步进电机组成。
步进驱动具有定位精度高、转矩大的特点。
常见的步进驱动器有步进电机控制器和步进电源。
步进驱动广泛应用于打印机、数控机床、纺织机械等需要高精度定位的场合。
二、电机驱动原理电机驱动原理涉及电机的工作原理和驱动方法。
电机工作原理根据不同类型电机的工作特点而异，常见的电机包括直流电机、交流感应电机和步进电机。
常见的驱动方法有直接驱动、间接驱动和传感器驱动。
1. 直流电机驱动原理直流电机根据电流和永磁场之间的相互作用，实现电能转换为机械能。
直流电机驱动原理可分为直流电枢电流控制和直流电枢电压控制两种方式。
直流电枢电流控制通过改变电枢电流来改变电机转矩和转速；直流电枢电压控制通过改变电枢电压来改变电机转矩和转速。
2. 交流感应电机驱动原理交流感应电机通过旋转磁场的作用，将电能转换为机械能。
交流感应电机驱动原理可分为电流频率控制和电压频率控制两种方式。
电流频率控制通过改变电流频率来改变电机转速；电压频率控制通过改变电压频率来改变电机转速。
3. 步进电机驱动原理步进电机根据输入的脉冲信号转动一定角度，实现机械运动。
步进电机驱动原理可分为全步进驱动和半步进驱动两种方式。
详解直流电机驱动电路设计
详解直流电机驱动电路设计
直流电机驱动电路设计概述
电机驱动电路是控制电机运行的电路，也称作动力源电路，它的主要
作用是提供电机所需要的适当电压和频率的电能，以控制电机的转速和转
动方向。
一般讲，电机驱动电路包括三个部分：驱动器，控制器和电源电路。
一、直流电机驱动电路的设计
1、驱动器的设计
直流电机驱动电路主要由驱动器、控制器和电源电路组成。
在这里，
驱动器主要负责将控制器的控制信号转换为适合电机工作的电流。
现在，
基于IGBT的驱动器已经成为直流电机驱动电路中的主要组成部分。
驱动
器电路很复杂，包括用于驱动电机的晶体管，用于传输控制信号的晶体管，以及调节电流的电阻等。
2、控制器的设计
控制器是电机驱动电路的核心部分，它负责接收外部输入信号，并根
据设定的参数来调整电机的转速、转向和加速等。
控制器设计非常复杂，
一般包括两个主要部分：控制电路和放大路由部分。
控制电路负责检测电
机的运行状态和外部输入，并根据这些信息来调整电机的转速。
放大部分
负责将控制电路的输出信号放大，并将其转换为能够驱动电机的标准控制
信号。
3、电源电路的设计。
直流电机的驱动原理
直流电机的驱动原理
直流电机的驱动原理是基于法拉第电磁感应原理和洛伦兹力的作用。
当直流电流通过电枢线圈时，电枢线圈内产生磁场。
同时，电刷与电枢之间的摩擦力使得电枢转动。
根据洛伦兹力的作用，产生的磁场与电枢中的电流相互作用，产生的力使电枢线圈在固定轴上旋转。
具体来说，当直流电流通过电枢线圈时，根据法拉第电磁感应原理，电流在电枢线圈中产生磁场。
该磁场与永磁体或其他磁场源相互作用，产生力矩作用在电枢线圈上。
由于电枢线圈固定在轴上，该力矩使电枢旋转。
同时，电枢线圈与固定在电机壳体上的电刷产生摩擦，该摩擦力一方面提供所需的扭矩，同时也使电枢始终保持与电刷接触。
为了保持电枢不断地旋转，电源提供恒定的直流电流。
当电枢转动时，电刷和换向器根据电枢的位置改变电源与电枢的连接，以维持电流的方向不变，从而保持电枢的旋转。
通过控制电源的电流大小和方向，可以控制直流电机的转速和转向。
例如，增加电流可以增加转速，改变电流方向可以改变转向。
总之，直流电机的驱动原理是通过法拉第电磁感应原理和洛伦兹力的作用，电枢线圈产生磁场与永磁体或其他磁场源相互作用，产生的力矩使电枢旋转，从而驱动电机的转动。
在驱动过程中，电源提供恒定的直流电流，并通过电刷和换向器的组合来改变电流方向，实现转速和转向的控制。
电机驱动方案
电机驱动方案引言电机驱动是现代工业生产中非常重要的一环，它负责将电能转化为机械能，驱动各种设备运转。
本文将介绍电机驱动的基本原理以及常见的几种电机驱动方案。
电机驱动原理电机驱动的基本原理是利用电磁力作用于电流导体上，使电机产生转动力和转矩。
根据电机的类型和工作原理的不同，电机驱动的方式也会有所不同。
以下是常见的几种电机驱动方案：直流电机驱动方案直流电机是最常见且应用最广泛的电机之一。
直流电机驱动方案可以分为直流电流调速控制和直流电压调速控制两种方式。
直流电流调速控制直流电流调速控制是通过改变直流电机供电电流的大小来达到调速的目的。
常见的实现方式是通过脉宽调制技术对直流电机进行调制，调节占空比来改变电机的转速。
直流电压调速控制直流电压调速控制是通过改变直流电机的供电电压来实现调速。
常见的实现方式是通过变压器或者变阻器来改变电压大小，从而调节电机的转速。
交流电机驱动方案交流电机是工业生产中使用较广泛的电机之一。
常见的交流电机驱动方案有变频调速、磁阻调速和矢量控制。
变频调速是通过改变交流电机供电频率的大小来实现调速。
通过变频器对电源频率进行调整，从而改变电机的转速。
磁阻调速磁阻调速是通过改变电机的磁阻来实现调速。
通过改变电机的磁场强度和方向，从而改变电机的转速。
矢量控制矢量控制是通过测量电机的电流、转速等参数，并根据数学模型进行计算，控制电机的转速和转矩。
步进电机驱动方案步进电机是通过依次给电机提供脉冲信号，使其按照一定的步数转动的电机。
常见的步进电机驱动方案有全步、半步和微步驱动。
全步驱动是指每给步进电机一个脉冲信号，它就转动一步。
全步驱动是最简单的驱动方式，但是精度相对较低。
半步驱动半步驱动是指每给步进电机一个脉冲信号，它可以转动半步或整步。
半步驱动相对于全步驱动，具有更高的分辨率和更好的转动精度。
微步驱动微步驱动是指通过给步进电机提供多个小的脉冲信号，使其以更小的步进角转动。
微步驱动具有更高的分辨率和更好的精度，但是对控制电路的要求也更高。
电机驱动解决方案
电机驱动解决方案引言概述：电机驱动是现代工业领域中不可或缺的一项技术，它广泛应用于各种机械设备中，为其提供动力和控制。
本文将介绍几种常见的电机驱动解决方案，包括直流电机驱动、交流电机驱动、步进电机驱动、无刷直流电机驱动和伺服电机驱动。
一、直流电机驱动1.1 直流电机驱动的原理：直流电机驱动系统由直流电源、电机和控制器组成。
电源提供电流，控制器根据需要调节电流大小和方向，驱动电机工作。
1.2 直流电机驱动的优点：直流电机驱动系统具有启动转矩大、转速范围宽、速度调节范围广、响应快等优点。
适用于需要频繁启停和速度调节的场合。
1.3 直流电机驱动的应用：直流电机驱动广泛应用于自动化生产线、机床、电动汽车等领域。
二、交流电机驱动2.1 交流电机驱动的原理：交流电机驱动系统由交流电源、变频器和电机组成。
变频器将交流电源的频率和电压调节为适合电机工作的频率和电压。
2.2 交流电机驱动的优点：交流电机驱动系统具有结构简单、可靠性高、维护成本低等优点。
适用于需要连续运行和功率大的场合。
2.3 交流电机驱动的应用：交流电机驱动广泛应用于空调、电梯、风力发电等领域。
三、步进电机驱动3.1 步进电机驱动的原理：步进电机驱动系统由控制器和步进电机组成。
控制器根据输入的脉冲信号控制电机的转动角度和速度。
3.2 步进电机驱动的优点：步进电机驱动系统具有定位精度高、响应速度快、结构简单等优点。
适用于需要精确定位和控制的场合。
3.3 步进电机驱动的应用：步进电机驱动广泛应用于打印机、数控机床、机器人等领域。
四、无刷直流电机驱动4.1 无刷直流电机驱动的原理：无刷直流电机驱动系统由无刷直流电机、电调和电池组成。
电调根据输入的信号控制电机的转速和方向。
4.2 无刷直流电机驱动的优点：无刷直流电机驱动系统具有高效、寿命长、噪音低等优点。
适用于需要高效能和低噪音的场合。
4.3 无刷直流电机驱动的应用：无刷直流电机驱动广泛应用于无人机、电动车、家用电器等领域。
直流电机的驱动原理
直流电机的驱动原理
直流电机的驱动原理主要基于电磁感应的原理，将电能转化为机械能。
当电流通过定子绕组时，会产生磁场。
这个磁场会与转子磁铁相互作用，产生力矩，使转子转动。
当转子转动时，电刷会与定子绕组接触，电流会通过转子，从而产生磁场，继续产生力矩，使转子继续转动。
这样就实现了将电能转化为机械能的过程。
直流电机的驱动方式有直流电源驱动和交流电源驱动两种。
直流电源驱动是直接将直流电源接入电机，通过调节电压或电流来控制电机的转速和方向。
交流电源驱动则是将交流电通过整流器转换为直流电，再接入电机进行驱动。
此外，为了控制电机的转动方向和速度，直流电机通常具有两个端子，接线时一端接电源的正极，另一端接负极，就会旋转；如果想让电机向相反的方向旋转只需调换一下正负极就行了。
对于需要大电流驱动的直流电机，需要借助驱动装置来控制电机，例如ULN2003等驱动芯片。
以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅直流电机相关书籍或咨询电机专家。
直流电机驱动器原理
直流电机驱动器原理
直流电机驱动器是一种用来控制直流电机运行的装置。
其工作原理是通过控制电流的方向和大小，实现对电机转动的控制。
直流电机驱动器通常由下面几个部分组成：电源、电流检测电路、电流控制电路和逻辑控制单元。
首先，电源提供所需的直流电压，作为电机的电源。
电流检测电路用来监测电机的电流大小，通常采用电流传感器或电流测量电阻来实现。
电流控制电路根据系统的需求，调节电机的电流大小和方向。
这通常通过可调节的电流放大器和功率开关来实现。
逻辑控制单元根据所需的运行模式和控制策略，通过控制电流控制电路的输出，来实现对电机的精确控制。
在工作过程中，通过控制电流控制电路的输出信号，可以实现对电机的转向和转速的精确控制。
当电流控制电路输出的电流方向与电机原有的电流方向一致时，电机将按设定的方向旋转。
当输出的电流方向与原有电流方向相反时，电机则会反转。
通过调节电流的大小，可以控制电机的转速。
总之，直流电机驱动器通过控制电流的大小和方向，实现对直流电机的转动控制。
通过电流检测、控制电路和逻辑控制单元的协调工作，可以实现精确的转向和转速控制，满足不同应用的需求。
直流电机驱动器工作原理
直流电机驱动器工作原理首先，直流电机是利用直流电流产生的电磁力来驱动转子转动的电动机。
其主要组成部分包括定子、转子、永磁体、碳刷以及电刷等。
当直流电流从电源输入到直流电机的定子线圈上时，产生的磁场与永磁体产生的磁场交互作用，使转子转动。
直流电机的转速可以通过调节电流大小来控制。
其次，电机驱动器是控制直流电机工作的关键设备。
其主要功能包括将直流电源提供给直流电机，并根据控制信号对电机速度、转向以及其他性能进行调节。
电机驱动器具有高速开关功率器件（如IGBT、MOSFET 等）、控制单元和传感器等组成。
具体来说，电机驱动器的工作原理如下：1.电源输入：电机驱动器通过电源输入给直流电机提供所需的工作电压和电流。
通常，电机驱动器中的整流和滤波电路将交流电源转化为直流电源，以供电机工作所需。
2.电机控制：电机驱动器通过控制单元对电机进行控制。
控制单元接收外部的控制信号，根据控制信号生成相应的PWM（脉冲宽度调制）信号。
PWM信号的频率一般较高，通过开关功率器件的控制，将直流电源以一定的脉冲宽度和频率输出给电机，从而控制电机的速度和转向。
3.开关功率器件：电机驱动器中的开关功率器件用于将直流电源的电流调节为适用于电机的电流，以控制电机的转速。
开关功率器件根据PWM信号的控制，周期性地开关和关断，实现对电机电流的精确控制。
常用的功率器件有IGBT和MOSFET等。
4.反馈和保护：电机驱动器通常会配置反馈传感器以实时监测电机的转速、电流、温度等参数。
通过反馈传感器获取的信息，电机驱动器可以对电机运行状态进行监测和保护，如过流、过热等故障保护。
总之，直流电机驱动器通过控制电机的电流和电压，实现对直流电机的速度、转向和工作性能的精确调节。
其工作原理涉及到电源输入、电机控制、开关功率器件以及反馈和保护等多个方面。
- 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)。
暑期智能车培训
直流电机驱动
信息工程学院智能车基地
sunxled@
电机的种类
伺服电机 控制电机 电动机 功率电机 步进电机 力矩电机 无刷直流电机 直流电机 交流电机
电机
发电机 信号电机
直流发电机 交流发电机
交直两用电机
速度信号电机
位置信号电机
直流电机的驱动
• 对直流电机进行调速和控制，需经过直 流电机的驱动电路。驱动电路实际上就 是一个大功率的放大器。
H桥驱动芯片—L298
L298是著名的SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动 电路，具有两套H桥电路。L298内置两个H桥，每个桥提供 1A的额定工作电流，和最大3A的峰值电流。它能驱动的马 达不超过可乐罐大小。
H桥驱动芯片—L298
L298电路原理图
H桥驱动芯片—L298
• 电机驱动的几点心得： • 1.电机供电最好和单片机供电独立开来，中间 加光耦隔离。防止电机通过回路干扰单片机。 如果非要共用一个电源，那也要采取一些措施 模拟地和数字地单点共地，采用0欧电阻或磁 珠连接； • 2.元件件的参数要留一定的富裕量，保证能可 靠工作。IC器件VCC加104电容高频滤波； • 3.PCB布线强弱电分开，尽量远离走线；
H桥驱动电路原理
图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（注意：该图只是示意图， 而不是完整的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来）。 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。
直流电机的驱动—开关驱动
处理器
PWM 信号 PWM 信号
光电隔离
大功率 晶体管
功率 输出
电机
晶体管将恒定的直流电源转换成一定的方波电压加在电机 电枢上。 优点：与线性驱动方式不同，该方式下，晶体管工作在开 关状态。当器件导通时，器件的电流很大但压降却很小；器 件关断时，压降很大电流却很小。因此这种驱动方式功耗小， 效率高。通过控制开关的频率和脉宽，可以对电机的转动进 行控制。
• 直流电机的驱动电路有线性放大驱动型 和开关驱动型。
直流电机的驱动—线性放大
处理器
控制 信号 驱动 电压
D/A转换
线性功放
功率 输出
电机
处理器输出的控制信号经D/A转换为电压信号，驱动器将这 个信号进行线性功率放大后提供给电机。 缺点：由于驱动器上通过的电流和压降都比较大，因此这 种驱动方式最大的缺点是功耗大，效率低。 优势：由于线性功放不存在高频的开关动作，因此输出电 压平稳，与PWM等开关驱动方式相比，电磁干扰和噪声要小得 多。
直流电机的驱动—PWM方式
PWM全称是脉冲宽度调制。采用PWM进行电机的调
速控制，实际上是保持加在电机电枢上的脉冲电压频率 不变，调节其脉冲宽度。电机是一个惯性环节，它的电 枢电流和转速均不能突变，很高频率的PWM波加在电机 上，效果相当于施加一个恒定电压的直流电，这个电压
可以由脉冲的宽度调节。
围绕PWM还有许多其他的调速方式，如PFM(脉冲频 率调节)、SPWM、随机PWM等。
H桥驱动电路原理
下图就是基于这种考虑的改进电路，它在基本H桥电 路的基础上增加了4个与门和2个非门。4个与门同一个 “使能”导通信号相接，这样，用这一个信号就能控制 整个电路的开关。而2个非门通过提供一种方向输人，可 以保证任何时候在H桥的同侧腿上都只有一个三极管能导 通。（与本节前面的示意图一样，下图所示也不是一个 完整的电路图，特别是图中与门和三极管直接连接是不 能正常工作的。）
H桥电路驱动电机顺时针转动
H桥驱动电路原理
下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）。
Hபைடு நூலகம்电路驱动电机逆时针转动
H桥驱动电路原理
使能控制和方向逻辑
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。
H桥驱动芯片—MC33886
H桥驱动芯片—MC33886
H桥驱动芯片—MC33886
H桥驱动芯片—MC33886
L/O/G/O
暑期智能车培训
Thank You!
使能信号与方向信号的使用
H桥驱动电路原理
实际H桥电路
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、MC33886、 TA7257P、SN754410、PTS7960等。
具有使能控制和方向 逻辑的H桥电路
H桥驱动电路原理
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DIR－L信号 为0，DIR－R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（如图所示）； 如果DIR－L信号变为1，而DIR－R信号变为0，那么Q2 和Q3将导通，电流则反向流过电机。
H桥驱动电路原理
要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。例如， 如下图所示，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）。