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直流电机pwm调速原理方法
脉宽调制（PWM）调速技术已成为直流电机常用的调速方法，具有调速精度高、响应速度快、调速范围宽和功耗低等特点。而以H桥电路作为驱动器的功率驱动电路，可方便地实现直流电机的四象限运行，包括正转、正转制动、反转、反转制动，已广泛应用于现代直流电机伺服系统中。
众所周知，直流电动机转速公式为：
n=(U-IR)/Kφ
其中U为电枢端电压，I为电枢电流，R为电枢电路总电阻，φ为每极磁通量，K为环球电机结构参数。
直流电机转速控制可分为励磁控制法与电枢电压控制法。励磁控制法用得很少，大多数应用场合都使用电枢电压控制法。随着电力电子技术的进步，改变电枢电压可通过多种途径实现，其中脉冲宽度调制(PWM)便是常用的改变电枢电压的一种调速方法。其方法是通过改变东莞电机电枢电压接通时间与通电周期的比值(即占空比)来调整直流电机的电枢电压U，从而控制东莞电机速度。
PWM的核心部件是电压-脉宽变换器，其作用是根据控制指令信号对脉冲宽度进行调制，以便用宽度随指令变化的脉冲信号去控制大功率晶体管的导通时间，实现对电枢绕组两端电压的控制。
电压-脉宽变换器结构如图1所示，由三角波发生器、加法器和比较器组成。三角波发生器用于产生一定频率的三角波UT，该三角波经加法器与输入的指令信号UI相加，产生信号UI+UT，然后送入比较器。比较器是一个工作在开环状态下的运算放大器，具有极高的开环增益及限幅开关特性。两个输入端的信号差的微弱变化，会使比较器输出对应的开关信号。一般情况下，比较器负输入端接地，信号UI+UT从正端输入。当UI+UT＞0时，比较器输出满幅度的正电平；当UI+UT＜0时，比较器输出满幅度的负电平。
图一：电压—脉宽比较器
电压－脉宽变换器对信号波形的调制过程如图2所示。由于比较器的限幅特性，输出信号US的幅度不变，但脉冲宽度随UI的变化而变化，US的频率由三角波的频率所决定。
当指令信号UI＝0时，输出信号US为正负脉冲宽度相等的矩形脉冲。
当UI＞0时，US的正脉宽大于负脉宽。
当UI＜0时，US的正脉宽小于负脉宽。
当UI≥UTPP／2时（UTPP是三角波的峰值），US为一正直流信号；当UI≤UTPP／2时，US为一负直流信号。
图二：PWM脉宽调制波形
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