《电机驱动系统》PPT课件.ppt

常用直流电机、交流电机的选择。 常用驱动方案的分析比较。,电机驱动系统,常用直流电机、交流电机的选择,表电动机的主要种类及其主要性能特点,电机选择的主要原则：,尽量优先选用结构简单、价格便宜、维护方便的笼型异步电动机； 一台绕线式异步电动机的造价大约为同容量笼型异步电动机的两倍，但它在技术性能上比笼型电机优越，它可以通过转子串电阻来改善启动性能或调速，故可用于调速范围不大的生产机械上。 同步电动机具有速度恒定、能改善电网功率因数等优点，适用于无调速要求、负载功率较大的生产机械。 直流电动机虽然有造价高、维护困难的缺点，但具有调速指标优越的优势，在功率较大、调速范围较宽或要求频繁启动、制动的生产机械上经常采用直流电机。,电动机形式的选择：,电动机的形式包括结构形式和防护形式。结构形式按电机安装位置不同分为卧式和立式。,卧式电机,立式电机,封闭式,防爆式,开启式,防护式,电机的防护形式如下：,电动机额定电压的选择：,交流电动机的额定电压与供电电网的电压一致。中小型异步电动机都是低压的，额定电压为220V/380V及380V/660V 。当电机功率较大且供电电压为6000V或10000V时，电动机应选与之相适应的高电压。 直流电动机的额定电压也要与电源电压相配合，一般为110V220V、和440V。其中220V为常用电压等级。,电动机额定转速的选择：,电机长期连续运转，很少启动、制动和反转。 主要矛盾：设备投资、占地面积和维护费等。 电机经常启动、制动和反转。 主要矛盾：过渡过程的能量损耗大和过渡过程持续时间长对劳动生产率的影响。,常用驱动方案的分析比较,电阻网络或数字电位器调整电动机 采用继电器对电动机的开与关进行控制 采用四个大功率晶体管组成H桥电路,电阻网络或数字电位器调整电动机：,采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压，从而达到调速的目的。但是电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻元件价格昂贵，主要问题是一般电动机的电阻很小，但电流很大；分压不仅会降低效率，而且实现很困难。,采用继电器对电动机的开与关进行控制:,采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整。这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应速度慢，机械结构易损坏，寿命短，可靠性差。,采用四个大功率晶体管组成H桥电路:,采用由双极性管组成的H型PWM电路。用单片机控制晶体管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很块，稳定性也很高，是一种广泛采用的PWM调速技术。,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：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）。 如图所示，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。,要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。例如，如图所示，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）。,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）。,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。,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DIRL信号为0，DIRR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；如果DIRL信号变为1，而DIRR信号变为0，那么Q2和Q3将导通，电流则反向 流过电机。,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、 TA7257P、SN754410等。,L298N简介,SENSEA和SENSEA连接电流检测电阻；Vss解逻辑控制部分的电源，常用V；Vs为电机驱动电源；IN1IN4输入引脚采用标准TTL逻辑电平信号，用来控制H桥的开与关；EnA、EnB引脚为使能控制端。,制作人：陈宇航、刘晓飞、崔潇、刘子娟 制作分工： 资料收集：崔潇、刘子娟 PPT制作：陈宇航、刘晓飞 参考资料： 张植保.电机原理与应用.北京：化学工业出版社，2006.,