直流电机调速电路
直流电机调速电路
1 绪论1.1 直流调速的优点直流调速系统，特别是双闭环直流调速系统是工业生产过程中应用最广的电气传动装置之一。
它通常采用三相全控桥式整流电路对电动机进行供电，从而控制电动机的转速，传统的控制系统采用模拟元件，如晶体管、各种线性运算电路等，虽在一定程度上满足了生产要求，但是因为元件容易老化和在使用中易受外界干扰影响，并且线路复杂、通用性差，控制效果受到器件性能、温度等因素的影响，从而致使系统的运行特性也随之变化，故系统运行的可靠性及准确性得不到保证，甚至出现事故。
双闭环直流调速系统是一个复杂的自动控制系统，在设计和调试的过程中有大量的参数需要计算和调整，运用传统的设计方法工作量大，系统调试困难，将SIMULINK 用于电机系统的仿真研究近几年逐渐成为人们研究的热点。
同时，MATLAB软件中还提供了新的控制系统模型输入与仿真工具SIMULINK，它具有构造模型简单、动态修改参数实现系统控制容易、界面友好、功能强大等优点，成为动态建模与仿真方面应用最广泛的软件包之一。
它可以利用鼠标器在模型窗口上“画”出所需的控制系统模型，然后利用SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真或分析，从而使得一个复杂系统的输入变得相当容易且直观。
1.2 本人的主要工作本文采用工程设计方法对转速、电流双闭环直流调速系统进行辅助设计，选择适当的调节器结构，进行参数计算和近似校验，并建立起制动、抗电网电压扰动和抗负载扰动的MATLAB/SIMULINK仿真模型，分析转速和仿真波形，并进行调试，使双闭环直流调速系统趋于完善、合理。
2 方案选择及系统工作原理2.1 电动机参数及设计要求1、输入三相交流电压：380 V2、电机额定功率和转速：自定3、要求电动机转速在（30%~100%）n N 范围内可调。
设参数如下：直流电机额定电压220V N U =，额定电枢电流136A N I =，额定转速1460rpm N n =，电枢回路总电阻0.5Ωa R =，电感0.012H a L =，励磁电阻240f R =Ω，励磁电感120H f L =，互感 1.8H af L =，0.132Vmin r e C =，允许过载倍数 1.5λ=。
直流电机调速原理及框图说明
直流电机调速原理及框图说明（仅供参考）S-100直流电机调速器电路主要有主回路和控制回路两部分。
1、主回路由交流AC220V供电，插接端子AC1、AC2输入，经开关、压敏电阻RM1，可控硅整流器（SCR）TH12、TH3模块，电枢回路的取样电阻R0，外接直流电机电枢M+、M-组成。
励磁线圈回路由单相桥整流堆D32~D35，压敏电阻RM2，接入励磁L+、L-组成。
2、控制回路叙述如下：接通电源，合上选通开关SD（CN4~6点接通）T4晶体管导通，绿色发光二极管LD发亮，给定积分器、电压、电流调节器的电子开关打开，移相触发器IC6解除封锁，调速器进入工作状态。
分析几个主要环节回路：（1）给定积分输入的测速反馈输入回路：给定积分输入由IC1a、IC1b、R6、R7组成；R6用于降速时间调整，R7用于升速时间调整。
测速反馈输入由连接于测速电机端子14、电位计P3、测速表衰减电阻R11组成；电位计P3将测速电机的速度变化转换为电压变化信号，它与给定积分信号电压GT叠加于IC2a的反相输入端[即框图中的闭1→⊕处]相比较之后得出误差（△U）SJ再经IC2a进行比例放大后，IC2a输出速度调节电压SJ。
（2）电流调节回路：由取样电阻R0、IC5b、IC9、IC10、IC2b 组成，R0上的电流反馈信号经IC5b放大，通过IC9、IC10。
光电耦合隔离分两路：一路送入IC2b电流调节器反相输入；另一路经P5输出一个补偿电压送到IC2a反相输入端，对速度进行补偿。
（3）触发角α控制回路：由IC3a、IC3b组成触发角α限制回路，把TH2、TH3可控硅导通角α控制在一个可靠的范围内，由IC2a输出的ST（无差调速）值，IC3a和IC3b输出的触发角限制电压Uα，电流调节回路送入的电流反馈电压三者输入到IC2b的反相输入端[即框图中的闭环2→⊕处]相比较，得出误差值经IC2b进行比例、积分放大后，输出移相调整电压△U，送入IC6[图中长块形模块集成电路块（脉冲移相器）]，就能调节IC6的输出移相脉冲，经IC7、IC8驱动T5、T6三极管的导通和截止，经同步脉冲变压器B2、B3输出输出发脉冲控制TH2、TH3可控硅的α导通角，使SCR输出可控直流电压给电枢，调节直流电机速度。
直流电机调速器接线图【图解】
直流调速器就是调节直流电动机速度的设备，直流调速器由于直流电动机具有低转速大力矩的特点，是交流电动机无法取代的，因此调节直流电动机速度的设备——直流调速器具有广阔的应用天地。
直流调速器接线图1、不隔离型（仅指BL产品）a、外部电位器连接方式：使用一个2W/10K 电位器控制驱动器调速，按照下图进行接线。
安装方法：电位器的连接说明（BL产品）：注意1、驱动器所提供的5V输出电压，因电流较小（5mA），所以不能外接其它负载（如：数显表、指示灯等），否则造成驱动器的损坏。
2、为了减少不必要的电子信号干扰，应尽量缩短速度调节电位器的连线长度，当连线超过0.5m时，必须使用屏蔽线，屏蔽网单端接地。
b、外置VID连接方式：0-5V，0-10V，4-20mA 控制信号经过专用隔离器转换后连接到VID接口，每种控制应用只能使用一种控制信号进行控制。
订货时需要说明控制方式。
外置VID隔离器（另配）的连接使用请参考下图所示：注意外置VID接口线若过长，请务必使用屏蔽线，屏蔽网单端接地。
2、隔离型：（仅指AL产品）对于AL隔离型产品，使用0-5V，0-10V或4-20mA的外部标准信号控制连接方式见下图所示。
每种控制应用只能使用一种控制信号进行控制。
订货时需要说明控制方式。
注意1、标准信号输入务必使用屏蔽线，屏蔽网单端接地。
2、以上控制方式的连接，只能选用一种方式连接，不能同时连接几种方式。
3、所有控制信号的连线务必使用屏蔽线，屏蔽网单端接地。
使能控制：INHIBIT使能控制连接：该控制方式可通过一个“使能线路”来进行控制器输出的停止和开启控制如下图所示：也可以使用一个集电极开路（NPN）来代替开关进行控制。
当“使能控制端”两端闭合时，控制器内部电路会迅速（取ACCEL设定值）提升马达转速，直到MAX SPD设定值上。
当“使能控制端”两端断开时，控制器内部电路会快速降低马达转速，直到马达停止运转。
【注】当控制距离较长时，请采用转换传输（就近连接）方式，使能控制的连线务必使用屏蔽线，屏蔽网单端接地。
直流电机调速电路发展综述
直流电机调速电路发展综述1.早期调速方法在早期，直流电机的调速主要通过改变电机的输入电压或电流来实现。
一种常用的方法是串联电阻调速，通过在电枢电路中串联电阻来降低电机的输入电压，从而达到调速的目的。
然而，这种方法效率较低，且无法实现平滑的调速。
2.晶体管控制调速随着晶体管技术的发展，人们开始使用晶体管作为控制元件来实现直流电机的调速。
通过改变晶体管的导通状态，可以调节电机的输入电流，从而实现平滑的调速。
这种方法较串联电阻调速更为先进，但仍然存在效率较低的问题。
3.可控硅整流器调速可控硅整流器的出现为直流电机调速带来了新的解决方案。
可控硅整流器可以控制直流电机的输入电压，从而实现精确的调速控制。
这种方法具有较高的效率和较宽的调速范围，但需要专业的控制电路来实现。
4.PWM控制调速随着微电子技术的发展，PWM（脉宽调制）控制技术开始广泛应用于直流电机调速。
PWM控制技术通过调节脉冲宽度来改变电机的输入电压或电流，从而实现精确的调速控制。
这种方法具有效率高、精度高、噪声低等优点，是当前直流电机调速的主流技术之一。
5.矢量控制与直接转矩控制为了进一步提高直流电机的调速性能，人们开始研究矢量控制和直接转矩控制等高级控制策略。
矢量控制通过将电机的输入电流分解为转矩电流和励磁电流两个分量，分别对它们进行控制，从而实现对电机转矩的精确控制。
直接转矩控制则通过直接控制电机的输出转矩来实现快速响应的调速控制。
这些高级控制策略能够进一步提高直流电机的调速性能和动态响应能力。
6.现代数字化调速技术随着数字信号处理器（DSP）和微控制器等数字芯片的出现，数字化调速技术开始广泛应用于直流电机控制。
数字化调速技术能够实现更加快速和精确的调速控制，同时也方便了与计算机等其他设备的接口。
目前，数字化调速技术已经成为直流电机调速的主流技术之一。
7.智能控制调速近年来，智能控制技术也开始应用于直流电机调速。
智能控制技术包括模糊控制、神经网络控制、遗传算法等，能够实现更加复杂和高效的电机控制。
直流电机调速电路发展、现状以及前景综述
直流电机调速电路发展、现状以及前景综述摘要：在现代化的工业生产过程中，几乎无处不使用电力传动装置，生产工艺、产品质量的要求不断提高和产量的增长，使得越来越多的生产机械要求能实现自动调速。
对可调速的电气传动系统，可分为直流调速和交流调速。
直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，易于在大X围内平滑调速，过载能力大，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速起制动和反转，能满足生产过程自动化系统中各种不同的特殊运行要求，至今在金属切削机床、造纸机等需要高性能可控电力拖动的领域仍有广泛的应用，所以直流调速系统至今仍然被广泛地应用于自动控制要求较高的各种生产部门，是截止到目前为止调速系统的主要形式。
关键词：直流电机；调速系统；直流电机应用；自动控制直流电机发展状况：直流电动机分为有换向器和无换向器两大类。
无刷直流电机是在有刷直流电机的基础上发展起来的。
1831年法拉第发现了电磁感应现象，奠定了现代电机的理论基础。
十九世纪四十年代研制成功了第一台直流电机，经过约七十年，直流电机才趋于成熟阶段。
随着用途的扩大，对直流电机的要求也越来越高，显然，有接触的换向装置限制了有刷直流电机在许多场合的应用，为了取代有刷直流电机的那种电刷——换向器结构的机械接触装置，人们曾经对此做过长期的探索。
早在1915年，美国人Langmil发明了控制栅极的水银整流器，制成了由直流变交流的逆变装置；20世纪30年代，有人提出用离子装置实现电机的定子绕组按转子位置换接的所谓整流子电机，此种电机由于可靠性差、效率低、整个装置笨重而又复杂，故无实际意义。
科学技术的迅猛发展，带来了半导体技术的飞跃。
开关型晶体管的研制成功，为创造新型电机——无刷直流电机带来了生机。
1955年美国D.Harrison等人首次申请用晶体管换向线路代替电机电刷接触的专利，这就是无刷直流电机的雏形，它由功率放大部分、信号检测部分、磁极体和晶体管开关电路等所组成。
PWM直流电机调速电路图原理
PWM直流电机调速电路图原理PWM直流电机调速电路图原理此电路首要由U1（LM324）和Q1构成。
图中，由U1a、U1d构成振动器电路，供应频率约为400Hz 的方波/三角形波。
U1c发作6V的参阅电压作为振动器电路的虚拟地。
这是为了振动器电路能在单电源状况下也能作业而不需求用正负双电源。
U1b这儿接成比照器的办法，它的反相输入端(6脚)接入电阻R6、R7和VR1，用来供应比照器的参阅电压。
这个电压与U1d 的输出端(14脚)的三角形波电压进行比照。
当该波形电压高于U1b 的6脚电压．U1b的7脚输出为高电平；反之，当该波形电压低于U1b的6脚电压，U1b的7脚输出为低电平。
由此咱们可知，改动U1b的6脚电位使其与输入三角形波电压进行比照。
就可添加或减小输出方波的宽度，完结脉宽调制(PWM)。
电阻R6、R7用于操控VR1的完毕点，确保在调度VR1时能够完结输出为全开(全速或全亮)或全关(停转或全灭)，正本际的阻值或许会依据实习电路纷歧样有所改动。
图1中，Q1为N沟道场效应管，这儿用作功率开关管(电流拓展)，来驱动负载有些。
前面电路供应的纷歧样宽度的方波信号经过栅极(G)来操控Q1的通断。
LED1的亮度改动能够用来指示电路输出的脉冲宽度。
C3能够改进电路输出波形和减轻电路的射频搅扰(RFI)。
D1是用来避免电机的反电动势损坏Q1。
当运用24v的电源电压时，图1电路经过U2将24V改换成12V供操控电路运用。
而Q1能够直接在21v电源上，关于Q1来讲这与接在12v电源上没有啥差异。
参阅图1，改动J1、J2的接法可使电路作业在纷歧样电源电压(12V或24V)下。
当经过Q1的电流不逾越1A时，Q1可不必散热器。
但假定Q1作业时电流逾越1A时，需加装散热器。
假定需求更大的电流（大于3A），可选用IRFZ34N等更换Q1。
直流电机无级调速电路(完整篇)综述
直流电机无级调速电路/content/12/0330/23/7988683_199474671.shtml成品直流电机无级调速电路板很贵，我在维修一台包装机时得到一块直流电机调速板，经测绘并制作成功，现奉献给大家。
这块电路板电路简单，成本不高，制作容易，电路作简单分析：220V交流电经变压器T降压，P2整流，V5稳压得到9V直流电压，为四运放集成芯片LM324提供工作电源。
P1整流输出是提供直流电机励磁电源。
P4整流由可控硅控制得到0－200V的直流，接电机电枢，实现电机无级调速。
R1，C2是阻容元件，保护V1可控硅。
R3是串在电枢电路中作电流取样，当电机过载时，R3上电压增大，经D1整流，C3稳压，W1调节后进入LM324的12脚，与13脚比较从14脚输出到1脚，触发V7可控硅，D4 LED红色发光管亮，6脚电压拉高使V1可控硅不能触发，保护电机。
电机过载电流大小由W1调节。
市电过零检测，移相控制是由R5、R6降压，P3整流，经4N35隔离得到一个脉动直流进入14脚，从8脚到5脚输出是脉冲波，调节W2电位器即调节6脚的电压大小，可以改变脉冲的宽度，脉冲的中心与交流电过零时刻重合，使得双向可控硅很好地过零导通，D4是过载指示，D3是工作指示，W2是电机速度无级调节电位器。
电路制作好后只要元件合格，不用调整就可使用。
我从100W－1000W电机都试过，运行可靠，调节方便，性能优良。
12V直流电机高转矩电子调速器直流电机在一些应用中需要随时具有高转矩输出能力，无论它是处于低速还是高速运转。
例如钻孔、打磨、掘进等应用条件下，电机必需具备高低压运转的最大力矩输出。
显然，常用的线性降压调速无法达到这一要求，因为电机空载与加载状态其转速并不与工作电压成正比，若空载即需低速运转则加载后往往无法工作。
这里介绍一种专为大范围转矩变化的直流电机调速而设计的电路，它根据电机的工作电流变化来判断其加载状态，并由此对电机转速作出自动调整。
直流电机调速电路设计
课程设计说明书直流电机调速电路的设计系、部：学生姓名：指导教师：专业：班级：完成时间：摘要将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体开关器件组成各种电力变换电路实现电能的变换和控制，构成了一门完整的学科，被国际电工委员会命名为电力电子学或称为电力电子技术，他是一门综合了电子技术，控制技术和电力技术的新兴交叉学科。
直流电机是电机的主要类型之一。
一台直流电机即可作为发电机使用，也可作为电动机使用，用作直流发电机可以得到直流电源，而作为直流电动机，由于其具有良好的调速性能，在许多调速性能要求较高的场合，仍得到广泛使用。
直流电动机是人类最早发明和应用的有一种电机。
直流电动机是将直流电转换为的旋转机械。
他与交流电动机相比，虽然直流电动机因为结构复杂，维护困难，价格比较贵等缺点制约了它的发展，应用不如交流电动机广泛。
但由于直流电动机有优良的启动，调速和制动性能，因此在工业领域中仍占有一席之地。
关键词电力电子技术；直流电动机；机械能ABSTRACTWill the electronic technology and control technology into the traditional power technology, using semiconductor switching parts of all kinds of power transformation of electric power circuit implementation transformation and control, constitute a complete discipline, be door to the international electrotechnical commission named power electronics or called power electronic technology, he is a comprehensive electronic technology, control technology and the emerging interdisciplinary power technology. Dc motor is one of the main types of the motor. A dc motor as a generator can use, also can use as a motor, used as dc generators can get dc power, and as a dc motor, since it has good performance of speed adjustment, in many speed performa, is still widely used. Dc motor is the earliest human invention and application of a kind of motor. Current motor is converted to dc of rotating machine. He compared with ac motor, although dc motor for the complex structure, maintenance difficulties, price is more expensive shortcomings constrains its development, the application as ac motor widely. But because of dc motor with fine start, speed and braking performance, so in industry still has a place.Key words power electronic technology; dc motor; mechanical energy目录1 绪论 (5)1.1概述 (5)1.2直流电动机的基本理论 (5)1.2.1 直流电动机的工作原理 (5)1.2.2 直流电动机的调速 (6)1.3直流脉宽调速系统 (8)1.3.1 概述 (8)1.3.2 直流脉宽调速系统的工作原理 (8)2 系统设计方案 (10)2.1直流电动机调速电路 (10)2.1.1主要设计特点 (10)2.2.2 布线图 (10)2.1.3 注意事项 (11)3 元器件介绍 (12)3.1 SG2731 (12)3.1.1 SG2731结构及原理 (12)3.1.2 SG2731引脚及功能 (14)3.1.3 SG2731典型应用(电路参数见表3) (14)3.2 三极管C4466 和 A1693 (15)4 直流电动机调速电路的测试 (16)4.1直流电动机调速电路的测试 (16)4.1.1 测试步骤 (16)4.1.2 测试结果 (16)5 实验总结 (17)6参考文献 (18)7 致谢 (18)1 绪论1.1概述直流电机是电机的主要类型之一。
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电动机电子调速控制器一
本例介绍的电动机电子调速控制器，可用于600W以下、额定电压为22Ov的直流电动机的调速。
电路工作原理
该电动机电子调速控制器电路由电源电路、励磁电路、触发电路和调速控制电路组成，如图8-58所示。
电源电路由熔断器FU、电阻器Rl-R3、整流二极管VD5-VD9、稳压二极管VS和滤波电容器C3组成。
励磁电路由电阻器Rl5、Rl6、电容器Cl、C2和二极管Dl-D4组成。
触发控制电路由脉冲变压器T、单结晶体管VU、晶体管Vl、V2、二极管VDlO-VDl2、电容器C4-C6和电阻器R4-R7组成。
调速控制电路由晶闸管VTl、VT2、二极管VDl3-VDl5、电阻器R8-R14、电容器C7和电位器RP组成。
交流220V电压经Rl和R2限流降压、VDl-VD4整流、R3限流、VS稳压后，产生24V左有的脉动直流电压。
该电压一路经R4为VU提供同步电源;另一路经VD9隔离、C3滤波后，为Vl、V2和由R8、RP、R9组成的分压电路提供22V稳定的直流电压。
交流220V电压还经VDl-VD4整流后加至直流电动机M的励磁绕组W上，作为励磁电源。
在RP的中心抽头处能得到可控制M转速的控制电压。
调节RP的阻值，该电压可花4·6-2OV之间变化。
R12和R13组成电枢电压取样反馈电路，两电阻器的接点处产生0--9·3V的取样电压。
该电压与控制电压叠加后加至Vl的基极，控制Vl和V2的工作电流。
调节RP的阻值使Vl和V2的导通电流增大时，通过C5、VU和T、VDll使VTl和VT2的导通角增大，电枢电压升高，电动机M的转速加快;反之，调节RP的阻值使Vl和V2的导通电流变小时，VTl和V饱的导通也相应地变小，电枢电压下降，电动机M的转速降低。
Rl5、Cl和R16、C2为尖脉冲吸收电路，用来保护VDl-VD4。
VDl3为续流二极管，用来消除M电枢绕组的反峰电压。
R14和C7为峰值吸收电路，用来保护VTl和VT2。
改变电动机电枢电压极性或改变励磁电压极性，即可改变直流电动机的旋转方向。
元器件选择
Rl-R3均选用lOW的线绕电阻器;R4选用1/2W的金属膜电阻器;R5-RlO、Rl2和R13均选用1/4W金属膜电阻器;RIl选用4-5W的线绕电阻器;R14-R16均选用lW的金属膜电阻器。
RP选用3W的精密合成膜电位器或线绕电位器。
Cl、C2和C7均选用耐压值大于400V的CBB电容器;C3和C6均选用耐压值为5OV的铝电解电容器;C4和C5均选用耐压值为160V的涤纶电容器。
VDl-VD4和VDl3均选用1N6308(3A、600V)型硅整流二极管;VD5-VDl2均选用IN4007(1A、
800-1000V)型硅整流二极管;VDl4和VDl5均选用2CZ系列的10A、1200V的硅整流二极管。
VS选用1N4748型(lW、Z4V)型硅稳压二极管。
Vl选用S9013或3DG6C型硅NPN晶体管;V2选用3AX3lC型锗PNP晶体管。
VU选用BT35型单结晶体管。
VTl和VT2均选用3CT系列的lOA、l2OOV晶闸管。