控制电动机及其驱动电路
电动车驱动电机及其控制技术综述
电动车驱动电机及其控制技术综述摘要：简述了电动车驱动系统及特点，在此基础上全面分析并比较了电动车要紧电气驱动系统，着重介绍了一种深埋式永磁同步电动机及其操纵系统，最后简要概述了电动车电气驱动系统的进展方向。
1 概述电动车是一种安全、经济、清洁的绿色交通工具，不仅在能源、环境方面有其特殊的优越性与竞争力，而且能够更方便地使用现代操纵技术实现其机电一体化的目标，因而具有广阔的进展前景。
现有电动车大致能够分为下列几个要紧部分：蓄电池、电池管理、充电系统、驱动系统、整车管理系统及车体等。
驱动系统为电动车提供所需的动力，负责将电能转换成机械能。
不管何种电动车的驱动系统，均具有基本相同的结构，都能够分成能源供给子系统、电气驱动子系统、机械传动子系统三部分，其中电气驱动子系统是电动车的心脏，要紧包含电动机、功率电子元器件及操纵部分。
如图1所示。
其中，电动车驱动系统均具有相同或者相似的功能模块，如图2所示。
2 电动车电气驱动系统比较电动机的类型对电气驱动系统与电动车整体性能影响非常大，评价电动车的电气驱动系统实质上要紧就是对不一致电动机及其操纵方式进行比较与分析。
目前正在应用或者开发的电动车电动机要紧有直流电动机、感应电动机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机四类。
由这四类电动机所构成的驱动系统，其总体比较如下表所示。
电动车电气驱动系统用电动机比较表下面分别对这几种电气驱动系统进行较为全面地分析与阐述。
2.1 直流驱动系统直流电动机结构简单，具有优良的电磁转矩操纵特性，因此直到20世纪80年代中期，它仍是国内外的要紧研发对象。
而且，目前国内用于电动车的绝大多数是直流驱动系统。
但普通直流电动机的机械换向结构易产生电火花，不宜在多尘、潮湿、易燃易爆环境中使用，其换向器保护困难，很难向大容量、高速度进展。
此外，电火花产生的电磁干扰，对高度电子化的电动汽车来说将是致命的。
此外，直流电动机价格高、体积与重量大。
随着操纵理论与电力电子技术的进展，直流驱动系统与其它驱动系统相比，已大大处于劣势。
电机驱动系统(完整)
八、开关磁阻电机控制系统
1. 开关磁阻电机结构
定、转子为结构双凸结构。 定、转子齿满足错位原理， 即错开1/m转子齿距。 通电一周，转过一个转子齿。 需要转子位置传感器。
6/4极的开关磁阻电动机
2. 开关磁阻电动机工作原理
靠磁通收缩产生转矩
转矩：
开关磁阻电机的 转矩瞬时值正比于 电流的平方， 也正比于电感对转 子位置角的变化率。
+
+C
-C
PWM 输入
电动“1” 回馈制动“ 0”
驱动信号 输出
6. 无刷直流电机及其控制系统的优缺点
优点： 1. 具有直流电机的控制特性。 2. 控制相对简单。 3. 电机效率高，体积小。
缺点： 1. 由于永磁材料贵，电机价格较贵。 2. 过热容易导致永久性失磁。 3. 弱磁运行较困难。 4. 需要转子位置传感器。
功率变换器主电路
交流电机电枢绕组
六、无刷直流电机控制系统
1. 系统构成
三相功率 变换器
控制电路 控制器
永磁 同步电机
转子位置 传感器
自控式永磁 同步电机
2.无刷直流电机与永磁同步电机差别
B0(e0)
永磁同步电机
0
无刷直流电机
2π ωt
一对极下不同的气隙磁密分布图
3.无刷直流电机工作原理
有6个定子空间磁势。
A iA
根据转子位置传感器检
测到的转子位置和要求
FBA
FCA
转向来决定产生哪一个
X
磁势。
产生的平均转矩最大。 FBC
S
Z
iC
C
FAC
F0
N
FCB
Y
iB
第九章-步进电动机传动控制系统
是电机作单步运动
所能带动的极限负载，也称为极限启动转矩。实际电机所 带的负载转矩TL必须小于极限启动转矩才能运行，即电机 所带负载的阻转矩 TL＜
Tst
步距角减少可使相邻矩角特性位移减少， 就可提高极限
启动转矩Tst，增大电机的负载能力。三相六拍时，矩角特
性幅值不变，而步距角小了一半，故极限启动转矩。
(b) (c) 图 三相六拍运行 (a) A相通电； (b) A、 B相通电；(c) B相通电 第8 页
(a)
③三相双三拍运行
通电方式AB→BC→CA→AB‥，一拍转过30 °。
9
步进电动机的结构
10
转子齿数 齿距角
z表示.
转子相邻两齿间的夹角，用θ z 表示。 z 拍和步距角
Tst 时，A相通电时，转子处于a”点；改由B相通电 情况2：负载转矩 TL
时，转子不能前进。
图9.6 最大负载能力的确定
25
•最大负载转矩（起动转矩）
步进电动机在步进运行时所能带动的最大负载，可由相邻
Tst
两条矩角特性交点所对应的电磁转矩
相邻矩角特性的交点所对应的转矩
Tst
来确定。
T A T sm sin e
则B通电时，距角特性为
T B T sm sin( e 120 )
图 A相、B相定子齿相对转子齿的位置
21
当A、B两相同时通电时合成矩角特性应为
T A B T A T B T sm sin e T sm sin( e 120 ) T sm sin( e 60 )
使各相电流平衡。
VD2及Rf2作用是构成续流电路。
这种电源效率较高，起动和运行频 率也比单一电压型电源要高。
任务2直流电机控制电路原理与应用
任务2直流电机控制电路原理与应用直流电机是一种将直流电能转化为机械能的装置，广泛应用于工业生产、家电、交通工具等领域。
直流电机控制电路是为了满足不同工作条件下对电机转速、转向、转矩等参数要求而设计的电路系统。
本篇文章将从直流电机控制电路的原理和应用两个方面进行介绍。
一、原理直流电机控制电路的基本原理是通过改变电机的电流和电压，控制电机的运行状态。
在直流电机控制电路中，常用的控制方法有启动、制动、调速、逆变等。
1.启动直流电机启动时需要较大的启动电流，为了防止电机启动时的冲击电流对电网和电机本身造成损坏，一般采用电阻启动和恒压法启动。
电阻启动是通过串接启动电阻，降低电动机的终端电压，从而限制启动电流的大小。
启动过程中，通过逐渐减小启动电阻的方式，使电动机逐步加速，最终将电阻完全切除，电机达到额定运行状态。
恒压法启动是通过在电动机终端并联一个恒压控制器，将额定电压经过控制器分压，形成一个低电压区，以降低启动电流。
启动过程中，控制器逐步提高电压，使电机逐步加速，最终将电压调整至额定电压，电机达到额定运行状态。
2.制动直流电动机制动是指将电动机由运转状态逐渐减速到停止状态的过程。
制动方法有机械制动、电阻制动、平衡电压制动等。
机械制动是通过机械摩擦或电磁刹车等方式，使电动机逐渐减速到停止状态。
电阻制动是通过串接制动电阻，将电机终端电压降低，使电机终端电压小于电机电动势，从而产生逆向电动势，使电机产生制动扭矩，逐渐减速到停止状态。
平衡电压制动是通过在电机两端并联一个可变阻值的电阻，使其电阻变化和电机转速变化保持同步，以实现平衡制动。
3.调速直流电机的调速可以通过改变电机电压或电流来实现。
调速方法有电压调速、电流调速、PWM调速等。
电压调速是通过改变电机的供电电压，可以直接改变电机的转速。
常用的电压调速方法有串联电动势调速、平行电动势调速、分级电动势调速等。
电流调速是通过改变电机的电流大小，控制电机的转速。
一般通过改变电机绕组电阻来实现电流调速。
无线遥控及控制电动机电路图
无线遥控及控制电动机电路图发布: 2011-8-20 | 作者: —— | 来源:chengkaige| 查看: 609次| 用户关注：一概述：SC2262/SC2272M4是一对新型的CMOS遥控编解码芯片，SC2262/SC2272M4的引脚1——8为发射和接收的地址编码引脚（A1——A8），SC2262构成的发射器输出的数据被由315MHZ的晶振构成的调制器调制后通过天线发射出去。
SC2272M4为四路单稳态输出，由315MHZ无线接收模块将信号接收解调后送到SC2272M4的14脚进行解码，解码后的数据送给单片机AT89C2051的P1.0——P1.3由程序对遥控数据进行处理，根据不同的指令来执行相应的控制动一概述：SC2262/SC2272M4是一对新型的CMOS遥控编解码芯片，SC2262/SC2272M4的引脚1——8为发射和接收的地址编码引脚（A1——A8），SC2262构成的发射器输出的数据被由315MHZ的晶振构成的调制器调制后通过天线发射出去。
SC2272M4为四路单稳态输出，由315MHZ无线接收模块将信号接收解调后送到SC2272M4的14脚进行解码，解码后的数据送给单片机AT89C2051的P1.0——P1.3由程序对遥控数据进行处理，根据不同的指令来执行相应的控制动作。
无线遥控及控制电动机电路二工作原理：如图遥控器采用由SC2262构成的315MHZ的四键制成品遥控器，遥控器上的A，B，C，D四个按键分别定义为A（上），B（下），C（停），D（模式选择）。
控制部分由接收电路、解码电路、5V电源电路、单片机系统、驱动电路、以及220V电源输入端子和控制电动机的输出端子组成。
1．接收及解码电路由315MHZ接收模块和SC2272M4组成，解码信号由SC2272M4的D0，D1，D2，D3输出。
2．主机5V电源由8——12V的电源适配器插入J1，然后经D1整流U1稳压，C1，C2，C3滤波得到5伏的直流电源。
机械电子学-第6章 步进电动机的驱动与控制
认识步进电动机
功能 • 将电脉冲信号转换成转角或转速信号。 • 转角 ∝脉冲信号的个数； • 转速 ∝脉冲信号的频率。 • 转向取决于脉冲信号的相序
f
相
f N
通电脉冲频率 拍数
步进电动机的特点
2) 步距角
步进机通过一个电脉冲转子转过的角度,称为步距角。
S
360 ZrN
N:一个周期的运行拍数 Zr：转子齿数
如：Zr=40 ,
N=3 时
S
360 40 3
3
1 单拍制
拍数：N=km m:相数 k=
整步
2 双拍制
半步
步距角不受各种干扰因素的影响。
步进电动机的特点
2) 步距角
步进电动机的特点
3) 转速
每输入一个脉冲，电机转过
S
360 ZrN
即转过整个圆周的1/(ZrN）, 也就是1/(ZrN）转
因此每分钟转过的圆周数，即转速为
n
60f ZrN
60f 360 360Z r N
s f
6
(r / min)
步进电动机的特点
4)误差不长期积累。 5）可实现数字信号的开环控制，控制系统廉价。 6）步进电机具有自锁能力
齿距角 为使转、定子的齿对齐，定子磁极上的小齿， 齿宽和齿槽和转子相同。
工作原理：假设是单三拍通电工作方式。
（1）A 相通电时，定子A 相的五个小齿和转子对 齐。此时，B 相和 A 相空间差120，含
120/9 = 13 1 齿 3
A 相和 C 相差240，含240/ 9 =26 2个齿。所以， A 相的转子、定子的五个小齿对齐时，3B 相、C 相不能 对齐，B相的转子、定子相差 1/3 个齿（3），C相的 转子、定子相差2/3个齿（6）。
伺服电机驱动器的工作原理
伺服电机驱动器的工作原理伺服电机驱动器（Servo motor driver）是将电动机与控制电路相结合的设备，主要用于控制电动机的速度、位置和方向。
它通过控制驱动电流来实现对电机的精确控制，使得电机能够按照预定的要求进行运动。
1.脉冲信号接收与解析：伺服电机驱动器通常通过接收外部的脉冲信号来控制电机的转动。
这些脉冲信号一般由编码器或计数器产生，并且与所需的运动参数相关联，如速度、加速度和位置等。
驱动器会解析这些脉冲信号，并将其转换为电机控制所需的电流信号。
2.电流控制：伺服电机驱动器会根据接收到的脉冲信号来控制输出电流的大小和方向。
控制电流可以通过控制电压或PWM（脉宽调制）信号的方式来实现，这取决于驱动器的工作方式。
电机的电流大小直接影响到电机的负载能力和运动性能，较大的电流通常代表着更强大的动力。
3.速度、位置和方向控制：伺服电机驱动器可以根据接收到的脉冲信号来精确控制电机的速度、位置和方向。
在速度控制方面，驱动器会通过调整输出电流的大小和运动时间的长短来实现。
在位置控制方面，驱动器会将脉冲信号的数量和方向与电机的角度测量进行比较，并调整输出电流以实现电机的准确位置控制。
在方向控制方面，驱动器会根据脉冲信号的正负来决定电机的转向。
4.反馈控制：伺服电机驱动器通常具有反馈控制系统，以实现对电机运动的精确控制。
反馈控制常用的传感器包括编码器、霍尔传感器和位置传感器等。
在运动过程中，传感器会实时监测电机的位置和速度，并将这些信息传递给驱动器的控制电路。
控制电路会根据传感器提供的信息进行调整，以实现对电机运动的闭环控制。
通过以上的工作原理，伺服电机驱动器能够实现高精度、高性能的电机控制，广泛应用于各种自动控制系统中，如工业机械、自动化设备、机器人、数控机床、印刷设备等。
无刷直流电动机驱动控制电路的设计和实现
一
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图 １ 无 刷 直 流 电动 机 控 制 系 统 总 体 结 构 框 图
系统 的工 作 原 理 如 下 ：图 １中 ＳＴＣ８９Ｃ５２输 出 信号经信号处理 电路产生 ６路控制信号 以及 ＰＷＭ 波 通过 控制 集成 芯 片 ＩＲ２１３０来 间 接控 制 三 相 逆 变 桥 ＭＯＳ管 的两两 开 断 ，从 而实 现无刷 直 流 电动 机 的 驱 动 。首先 该系统 通 过人机 接 口设定 目标 速度 输入 到单 片机 ，然 后 该 单 片 机 通 过 转 换 成 对 应 的 ＰＷＭ 经过信号处理电路去控制集成芯片 ＩＲ２１３０，而该集 成芯片的输 出通过合理选择 自举器件 ，具有较好 的 自举功能 ，迅速去控制三相逆变桥的两两开断 ，以实
ＳＴＣ８９Ｃ５２ ｗａｓ ｔａｋｅｎ ａｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｈｉｐ，ａｎｄ ＩＲ２１３０ ｗａｓ ｔａｋｅｎ ａｓ ｔｈｅ ｐｒｅ－ｄｒｉｖｅ ｃｈｉｐ．Ａ ｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｂｒ ｉｄｇｅ ｐｏｗｅｒ ａｍ— ｐｌｉｆｉｅｒ ｗａｓ ｂｕｉｌｔ ｗｉｔｈ ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ＭＯＳ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＢＬＤＣＭ ，ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃ— ｔｒｉｃ ｅｎｃｏｄｅｒ ｄｉｓｋ ｗａｓ ｉｎｓｔａｌｌｅｄ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｓｐｅｅｄ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｗａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ＰＩＤ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｌｇｏ— ｒｉｔｈｍ ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｒｉｖｅ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｓ ｌｏｗ ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍｏｔｏｒ ｈａｓ ｓｍ ｏｏｔｈ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｌｏｗ ｎｏｉｓｅ，ｓｍ ａｌｌ ｔｏｒｑｕｅ ｒｉｐｐｌｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｅｆｆ ｉｃｉｅｎｃｙ．
电机的顺序控制接线图原理
电机的顺序控制接线图原理电机的顺序控制是指将两个或多个电动机按照特定的顺序进行启动、停止和反转的控制方式。
这种控制方式在许多工业领域中被广泛应用，如电动机驱动的输送线、起重机、机械加工设备等。
在顺序控制接线图中，通过控制电路的连接与断开来实现电机的启动、停止和反转，从而满足特定的工艺要求。
顺序控制接线图主要由接线图符号、控制元件和电动机连接电路三部分组成。
接线图符号是为了方便理解和绘制控制电路而设立的一种图形符号系统。
常见的接线图符号包括接线点、线路连接、线型、接地符号等。
控制元件包括按钮开关、继电器、接触器、断路器等，用于控制电路的连接与断开。
电动机连接电路是指将电动机与电源、控制元件和传感器等连接起来的电路。
顺序控制接线图的原理如下：1. 控制电路的供电：控制电路通常由交流电源供电，通过断路器或接触器控制电路的连接与断开。
在供电之前，应将所有的按钮开关设为断开状态，以避免意外启动电机。
2. 启动电机：按下启动按钮使继电器或接触器吸合，使电动机供电，电动机开始启动。
同时，通过辅助继电器或接触器的控制，保证电机按照特定的顺序启动。
3. 反转电机：按下反转按钮，使电动机反转。
反转也可以通过控制继电器或接触器的状态来实现。
一些电机还配备了瞬时按键，按下后电动机将自动停止并反转。
4. 停止电机：按下停止按钮或断开电源，电动机停止运行。
5. 过程保护：控制电路中通常包括一些安全保护装置，如过载保护、短路保护和接地保护。
这些保护装置可以在电动机超载、短路或接地等故障发生时，自动切断电源，以避免事故发生。
顺序控制接线图的设计原则如下：1. 合理布局：控制电路的元件应根据工艺要求合理布局，以方便操作和维护。
2. 易于理解：控制电路应使用清晰的接线图符号，并且布局应简洁明了，便于人们理解和绘制。
3. 可靠性：控制电路的连接应可靠，能够长期稳定工作，不易出现故障。
4. 安全性：控制电路应具有安全保护装置，以防止意外发生。
简述步进电机驱动电源的功率放大电路原理
步进电机是一种将电脉冲信号转化为角位移的电动机，它通过不同相序的驱动信号来控制转子的运动。
步进电机驱动电源的功率放大电路起到了放大控制信号和驱动电机的功率的作用。
步进电机驱动电源的功率放大电路主要由输入端、输出端和功率放大器组成。
输入端接收来自控制器的低功率控制信号，输出端连接到步进电机上，将经过放大后的高功率信号传递给步进电机。
基本原理如下：1.输入端：输入端接收来自控制器的低功率控制信号，通常是以脉冲信号形式存在。
输入端通常包括一个输入缓冲器和一个触发器。
输入缓冲器用于保护控制器不受负载影响，并将脉冲信号传递给触发器。
触发器根据脉冲信号的边沿触发，产生相应的输出信号。
2.输出端：输出端连接到步进电机上，将经过放大后的高功率信号传递给步进电机。
输出端通常包括一个输出缓冲器和一个功率级。
输出缓冲器用于保护放大器不受负载影响，并将放大后的信号传递给功率级。
功率级起到了放大信号功率的作用，将低功率信号转化为足够驱动步进电机所需的高功率信号。
3.功率放大器：功率放大器是步进电机驱动电源的核心部件，起到了放大信号功率的作用。
它通常由多个晶体管或场效应管组成，通过控制输入端信号的增益来实现对输出端信号的功率放大。
在步进电机驱动电源中，由于需要提供较高的驱动力矩和速度，所以需要使用高功率的功率放大器。
4.控制策略：控制策略是步进电机驱动电源中重要的一部分。
它决定了如何根据输入端信号来控制输出端信号，并最终控制步进电机的运动。
常见的控制策略包括全步进、半步进和微步进等。
在实际应用中，为了提高系统性能和稳定性，还会加入一些辅助功能和保护功能。
例如过流保护、过热保护、欠压保护等功能可以有效防止步进电机受损或系统故障。
总结起来，步进电机驱动电源的功率放大电路通过将控制信号放大为足够驱动步进电机所需的高功率信号，实现对步进电机的精确控制。
它是步进电机系统中重要的组成部分，能够提供稳定可靠的驱动力矩和速度。