方波电动机宽调速比控制技术研究
三相异步电动机 foc 控制 pwm 变频调速工作原理
三相异步电动机的FOC控制是一种利用变频器控制三相交流马达的技术，它通过调整变频器的输出频率、输出电压的大小及角度，来控制马达的输出。
具体来说，FOC控制通过调整PWM（脉冲宽度调制）信号的占空比，来控制变频器的输出电压，从而控制马达的转速。
PWM信号是一种方波信号，其占空比是指在一个周期内高电平时间与整个周期时间的比值。
当占空比变化时，变频器输出的平均电压也会变化，从而改变马达的转速。
在FOC控制中，首先需要将三相输出电流及电压以矢量来表示，这个过程称为矢量控制或磁场定向控制。
通过调整变频器的输出频率和电压大小，可以控制马达的磁场强度和转速。
对于有传感器FOC，由于电机的传感器（一般为编码器）能反馈电机转子的位置信息，因此在控制中可以不使用位置估算算法，控制起来相对无传感器FOC简单。
然而，对于无传感器FOC，由于没有传感器来反馈电机转子的位置信息，因此需要使用位置估算算法来控制马达的转速。
总之，三相异步电动机的FOC控制利用PWM信号来控制变频器的输出电压，从而控制马达的转速。
它是一种高效、精确的电机控制方法，被广泛应用于各种工业场合。
利用脉宽调制实现电机速度的控制
利用脉宽调制（PWM）实现电机速度的控制河北天择重型机械有限公司刘刚1. 电机的控制系统简介电机的控制系统由三部分组成，即控制器、驱动器和电机。
一般控制用电机都需要专用的驱动器来驱动，驱动器的作用主要有：接收脉冲信号和方向信号，各种过流过载保护电路。
因此，控制器输出的各种信号是先输入进驱动器，再由驱动器来控制电机的速度和方向。
电机的控制系统简图见图1：图1 电机控制系统简图2. 脉宽调制的控制过程下面以西门子S7-200系列PLC作为控制器，来详细说明电机的速度控制过程。
对于S7-200系列PLC来说，如果CPU模块上的输出类型为DC型（晶体管输出），那么在其Q0.0和Q0.1上可以产生高速脉冲串和脉冲宽度可调的波形，频率可以达到20kHz。
当在这两个点使用脉冲输出功能时，它们受PWM发生器控制，而不受输出映像寄存器控制。
脉冲宽度调制（PWM）功能能提供连续、可变占空比脉冲输出，用户可以控制周期和脉冲宽度。
每个PWM发生器有一个控制字节（8位）、一个16位无符号的周期值寄存器、一个16位无符号的脉冲宽度值寄存器和一个32位无符号脉冲计数值寄存器。
这些值全部存储在特殊存储器中，一旦这些特殊存储器的位被置成所需操作，就可以通过执行脉冲输出指令（PLS）来调用这些操作。
PLS指令使S7-200读取相应特殊寄存器中的位，并对相应的PWM发生器进行操作。
脉宽调制（PWM）功能提供占空比可调的脉冲输出。
其周期和脉宽的单位可以是ms或µs，周期值保存在SMW68（或SMW78）中，周期的变化范围是50µs-65535µs 或2ms-65535ms；脉宽值保存在SMW70（或SMW80）中，脉宽值的变化范围是0 µs-65535 µs或0ms-65535ms。
占空比= t（脉冲宽度）/ T（脉冲宽度）= 电机运行速度/电机最大速度上述公式中脉冲周期和电机最大速度是已知条件，因此，通过调脉冲宽度就能得到相应的电机运行速度。
无刷直流电机pwm调速原理
无刷直流电机pwm调速原理
无刷直流电机（BLDC）是一种电动机，其转子上没有传统的电刷。
相比传统的有刷直流电机，BLDC电机拥有更高的效率和可靠性。
为了实现BLDC电机的调速，通常使用PWM（脉宽调制）技术。
PWM调速原理如下：在电机电源上加上一个有特定占空比的方波信号，即PWM信号。
PWM信号的占空比决定了电机的平均电压，从而决定了电机的转速。
当PWM信号的占空比增加时，电机的平均电压也会增加，电机的转速也会随之增加。
反之，当PWM信号的占空比减小时，电机的平均电压也会减小，电机的转速也会减小。
BLDC电机的控制主要包括两个方面：判断当前转子位置和根据位置控制电机。
判断转子位置通常采用霍尔传感器或反电动势感应法。
在控制电机时，可以采用开环控制或闭环控制。
开环控制指直接根据PWM信号控制电机转速；闭环控制则需要通过传感器反馈来调整PWM信号的占空比，使电机达到预期转速。
PWM调速技术不仅可以用于BLDC电机，也可以用于其他类型的电机调速。
通过合理的PWM信号设置，可以实现电机的精确调速和控制。
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直流电动机的PWM调压调速原理
直流电动机的PWM调压调速原理
直流电动机的PWM调压调速是指通过调节脉宽调制（PWM）信号的占空比，控制直流电动机的电压和转速。
其原理是利用数字信号的高低电平与时间的对应关系，通过高电平和低电平的时间比例来控制脉冲信号的平均值，从而实现对电动机的调压和调速。
具体来说，PWM调压调速主要包括以下几个步骤：
1.信号发生器：使用微控制器或其他信号发生器产生一个固定频率的方波信号，通常频率为几千赫兹到几十千赫兹。
这个信号称为PWM基准信号。
2.调制器：通过控制占空比，将PWM基准信号转换为调制后的PWM信号。
占空比是指高电平持续的时间与一个周期的比值。
例如，占空比为50%的PWM信号表示高电平和低电平持续时间相等。
调制器可以是硬件电路或者软件控制的。
3.电压调节：将调制后的PWM信号经过滤波器平滑输出，形成电压调节信号。
滤波器通常使用低通滤波器，将PWM信号的高频成分滤除，得到平均电压。
4.转速控制：通过调节占空比，改变PWM信号的高电平时间，从而改变直流电动机的平均电压。
占空比越大，输出电压就越高；占空比越小，输出电压就越低。
5.转速反馈：为了实现闭环控制，通常需要通过传感器获取直流电动机的转速，并将转速信息反馈给调速控制器。
调速控制器会根据反馈信号与设定的转速进行比较，调节占空比控制电动机的转速。
总结起来，PWM调压调速原理就是通过调节PWM信号的占空比控制直流电动机的电压和转速。
通过改变占空比，可以改变PWM信号的高电平时间，从而改变电动机的平均电压和转速。
同时，结合转速反馈，可以实现封闭环控制，使电动机的转速能够与设定值保持一致。
开关磁阻电动机宽范围调速系统研究的开题报告
开关磁阻电动机宽范围调速系统研究的开题报告一、研究背景及意义开关磁阻电动机是一种新型的、可逆的直流电动机，具有高能效、高响应速度、低电磁干扰等优点，因此在工业生产中得到广泛应用。
然而，现实中常常需要对开关磁阻电动机进行精确的调速，以满足不同工况下的需要，因此开发一种可靠的、宽范围的调速系统具有重要意义。
二、研究内容及目标本研究将针对开关磁阻电动机宽范围调速系统进行深入探究，主要包括以下内容：1.开关磁阻电动机的控制原理和特点；2.目前常见的开关磁阻电动机调速方法的优缺点；3.设计一种基于现代控制理论和数学模型的宽范围调速系统；4.通过实验验证该调速系统的有效性与可靠性。
本研究的目标是：1.深入理解开关磁阻电动机的工作原理和特点，为制定控制策略提供依据；2.比较现有调速方法的优缺点，为设计新型调速系统提供思路；3.研发一种基于现代控制理论和数学模型的可靠的、宽范围的开关磁阻电动机调速系统；4.通过实验验证该系统的效果，并与现有调速系统进行对比分析。
三、研究方法和步骤本研究采用以下方法和步骤：1.文献综述法：对相关文献进行搜集、阅读和分析，了解开关磁阻电动机的控制方法和调速技术的研究现状和未来发展趋势；2.理论分析和计算：根据开关磁阻电动机的工作原理和特点，建立数学模型，分析控制策略的可行性，并进行仿真计算；3.系统设计：考虑控制系统的实际应用情况，设计开关磁阻电动机宽范围调速系统的硬件和软件部分，制定相关控制算法；4.实验验证：建立实验平台，进行系统的模拟、实验验证，记录数据并进行结果分析；5.结果总结：对研究结果进行总结，提出未来研究的方向和建议。
四、预期成果和应用价值本研究预期成果为：1.对开关磁阻电动机的控制原理和特点进行深入研究，提出新型宽范围调速思路;2.设计并验证一种基于现代控制理论和数学模型的可靠的、宽范围的调速系统；3.与现有调速系统进行对比分析，证明新型调速系统的优势和应用价值。
单片机课程设计完整版《PWM直流电动机调速控制系统》
单片机原理及应用课程设计报告设计题目：学院：专业：班级：学号：学生姓名：指导教师：年月日目录设计题目 (1)1 设计要求及主要技术指标： (1)1.1 设计要求 (1)1.2 主要技术指标 (2)2 设计过程 (2)2.1 题目分析 (4)2.2 整体构思 (4)2.3 具体实现 ................... 错误!未定义书签。
3 元件说明及相关计算 (5)3.1 元件说明 (5)3.2 相关计算 (6)4 调试过程 (6)4.1 调试过程 (6)4.2 遇到问题及解决措施 (7)5 心得体会 (7)参考文献 (8)附录一：电路原理图 (9)附录二：程序清单 (9)设计题目：PWM直流电机调速系统本文设计的PWM直流电机调速系统，主要由51单片机、电源、H桥驱动电路、LED 液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成的电子产品。
电源采用78系列芯片实现+5V、+15V对电机的调速采用PWM波方式，PWM是脉冲宽度调制，通过51单片机改变占空比实现。
通过独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制，LED实现对测量数据（速度）的显示。
电机转速利用霍尔传感器检测输出方波，通过51单片机对1秒内的方波脉冲个数进行计数，计算出电机的速度，实现了直流电机的反馈控制。
关键词：直流电机调速；定时中断；电动机；PWM波形；LED显示器；51单片机1 设计要求及主要技术指标：基于MCS-51系列单片机AT89C52，设计一个单片机控制的直流电动机PWM调速控制装置。
1.1 设计要求（1）在系统中扩展直流电动机控制驱动电路L298，驱动直流测速电动机。
（2）使用定时器产生可控的PWM波，通过按键改变PWM占空比，控制直流电动机的转速。
（3）设计一个4个按键的键盘。
K1:“启动/停止”。
K2：“正转/反转”。
K3：“加速”。
K4:“减速”。
（4）手动控制。
在键盘上设置两个按键----直流电动机加速和直流电动机减速键。
直流电动机脉宽调速控制系统的设计
一：设计原理 ......................................................................................................................... 1 二：方案选择及论证 ....................................................................................................................... 3 三：系统电路总设计 .. (6)一：设计原理1.系统设计原理脉宽调制技术是利用数字输出对模拟电路进行控制的一种有效技术，尤其是在对电机的转速控制方面，可大大节省能量，PWM 控制技术的理论基础为：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。
按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
直流电动机的转速n 和其他参量的关系可表示为a a ae U I R n C -=Φ∑ （1）式中 Ua ——电枢供电电压（V ）； Ia ——电枢电流（A ）； Ф——励磁磁通（Wb ）； Ra ——电枢回路总电阻（Ω）；CE ——电势系数， ，p 为电磁对数，a 为电枢并联支路数，N 为导体数。
由式（1）可以看出，式中Ua 、Ra 、Ф三个参量都可以成为变量，只要改变其中一个参量，就可以改变电动机的转速，所以直流电动机有三种基本调速方法：(1)改变电枢回路总电阻Ra ；；(2)改变电枢供电电压Ua ；(3)改变励磁磁通Ф下图为PMW 直流电机设计框图2.PWM基本原理脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。
通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。
控制与应用实验(实验六直流电机脉宽调制调速)
THANKS
感谢观看
数据处理与图表绘制结果
通过数据处理和图表绘制，我们得出了直流电机转速与占空比、输 入电压与电流等参数之间的关系曲线。
结果分析与讨论
结果分析
01
根据实验数据和图表，分析直流电机脉宽调制调速的原理和特
性，探讨占空比、输入电压等参数对电机转速的影响。
误差分析
02
对实验过程中可能存在的误差进行分析，如测量设备的误差、
程序中应包含PWM信号的生成、控 制逻辑的实现等。
调试与测试
启动实验装置，观察直流电机 是否按照预期进行调速。
通过调整PWM信号的占空比， 观察电机转速的变化，并记录 实验数据。
对实验结果进行分析，验证脉 宽调制调速的原理和控制效果。
03
实验结果与分析
实验数据记录
实验数据记录
在实验过程中，我们记录了不同占空比下的直流电机转速数据， 包括电机输入电压、电流、输出转速等参数。
直流电机
用于实验的驱动设备，应具备 可调速功能。
脉宽调制器
用于生成PWM信号，控制直流 电机的转速。
电源
为电机和调制器提供稳定的直 流电源。
数据采集与记录设备
用于实时监测电机的转速、电 流等参数，并记录实验数据。
实验原理简述
• 脉宽调制（PWM）是一种通过调节脉冲宽度来控制电压或电 流的方法，广泛应用于电机控制领域。在直流电机调速实验中， PWM信号被用来调节电机的输入电压或电流，从而实现电机 的无级调速。通过改变PWM信号的占空比，可以精确地控制 电机的转速和转矩，具有响应速度快、控制精度高等优点。
引入更先进的控制算法， 以提高直流电机的调速 精度和稳定性。
电机PWM调速
Key Words:double closed loop governing syst(PWM), ARM embedded system, chip S3C2410X
1引言
在如今的现实生活中，自动化控制系统已在各行各业得到广泛的应用和发展，其中自动调速系统的应用则起着尤为重要的作用。虽然直流电机不如交流电机那样结构简单、价格便宜、制造方便、容易维护，但是它具有良好的起、制动性能，宜于在广泛的范围内平滑调速，所以直流调速系统至今仍是自动调速系统中的主要形式。现在电动机的控制从简单走向复杂，并逐渐成熟成为主流。其应用领域极为广泛，例如：军事和宇航方面的雷达天线、火炮瞄准、惯性导航等的控制；工业方面的数控机床、工业机器人、印刷机械等设备的控制；计算机外围设备和办公设备中的打印机、传真机、复印机、扫描仪等的控制；音像设备和家用电器中的录音机、数码相机、洗衣机、空调等的控制[１]。
具体实现方法与步骤：
1) I/O口设置：对PE口的工作方式进行设置，使之工作在定时器输出状态。
2)定时器时钟源频率的设定。
3)设置输出波形频率。
4)设置占空比。
5)设置定时器控制寄存器并启动定时器。定时器启动后可以采用示波器观察输出波形是否满足要求 。
方波无刷直流电机宽调速系统的研究与设计
１ 引 言 我 国弹用 舵机系 统通常采 用有 刷直 流 电动 机 驱
动 ．但 因为有刷 直流 电动机 依靠 换 向器 和 电刷 实 现
和转矩 脉动较 大 的 问题 ．提 高 了无刷 电机 的调速 范 围， 其控 制 芯片采用 Ｔ ３０ ２ １。 ＭＳ２ Ｆ ８２
２ 无 刷 电机 低 速 度 性 能 分 析
ＧＡＯ ｎ Ｈｏ ｇ，ＬＩ ＡＮＧ ｉｙ ，ＦＡＮ ｎ— ｕ Ｇｕ — ｉ Ｐａ ｇ ｏ，ＧＥ ｎ Ｌｉ
（ ｏ ｈ ｅｔ ｎＰ ｌｔ ｈ ｉ ｌ ｎｖ ｒ ｔ ， 伽 ７ ０ ７ ． ｈｎ ） Ｎ ｒ ｗ ｓ ｒ ｏ ｅ ｎｃ ｉ ｓ ｙ Ｘ ’ １ ０ ２ Ｃ ｉ ｔ ｅ ｙ ｃ ａＵ ｅｉ ａ
（ 西北工业大学 ， 陕西 西安 ７０７ ） １０ ２
摘要 ： 对 无 刷 直 流 电动 机 的低 速 脉 动 性 能 进 行 了 数 学建 模 和 分 析 研 究 ， 出传 统 控 制 结 构 在 低 速 时 存在 转矩 脉 动 针 找 较 大 和 电 流 断续 的 原 因 。 时 以 电动 机 专 用控 制 芯 片 Ｔ Ｓ ２ Ｆ ８２为 控 制 核心 ， 计 了一 种 新 型 电机 主功 率 结构 电 同 Ｍ ３０２ １ 设
中 图分 类 号 ：Ｍ ３ Ｔ ３ 文 献 标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：００ ＩＯ ２ ０ ）２ ０ ７ － ２ １０ 一Ｏ Ｘ（０ ８ １ —０ ６０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｓｇ ｆＷ ｉ ｎ ｅ Ｓｐ ｅ ｎｔ ｏ ｙ ｔ ｍ ｆＢｒ ｈ ｅ ｓＤＣ ｏ ｏ ｓ ａ ｃ ｎｄ Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｄｅ Ｒａ ｇ ｅ ｄ Ｃｏ ｒ ｌＳ ｓ ｅ ｏ ｕｓ ｌ ｓ Ｍ ｔｒ
Ｃ ，ｎ ｎ ｓｏｔ ｈ ｅｓｎ ｆａｇ ｒｕ ｐ ｌ ａ ｄｔｅｓｏｔ ｍｎ ｓｏ ｕｒｎ ｉ ｔｅｔ ｄｔｎ ｌ ｔ ｃ ｒ ｏ ｗ Ｍ）ａ ｄｆ ｄ ｕ ｔｅｒ ｏｓｏ ｒｅｔ ｑ ｅｔ ｐｅ ｎ ｈ ｒ ｏ ｉｇ ｆｃｒ ｔ ｎ ｈ ａｉｏａ ｓｕ ｔ ｅ ｆｏ － ｉ ａ ｌ ｏ ｉ ｈ ｃ ｅ ｒ ｉ ｒ ｕ ｌ
方波电动机宽调速比控制技术研究
方波电动机宽调速比控制技术研究本文就方波无刷直流电动机（BLDCM）的低速脉动性能进行了分析，介绍了一种方波无刷直流电动机宽调速控制方法及主功率电路拓扑工作原理，并给出了转速闭环控制电路,并讨论了影响无刷直流电动机宽调速控制的几个原因。
一直以来，直流有刷电动机因为具有良好的调速性能成为自动化领域的调速电机。
而方波无刷直流电动机因为采用电子换向可克服电刷和换向器带来的种种弊端，成为电工行业的新星，在工业调速和驱动领域中的应用越来越广泛。
由于方波无刷直流电动机（BLDCM）的调速范围不可能太大，往往在宽调速控制系统中，人们不得不采用正弦波无刷直流电动机来构成交流伺服系统。
但是正弦波无刷直流电动机由于180°三管导通方式的必须设置同一桥臂上下功率管的工作“死区”时间，且正弦波控制较为复杂，所以与方波无刷直流电动机相比，其可靠性还相对较低。
因方波无刷直流电动机毕竟相当于三个换向片的直流有刷电动机，所以影响方波无刷直流电动机调速范围的因素主要是低速时六状态运行下的转矩脉动问题，要解决其宽调速问题，必须解决电机控制时的低速稳定性。
为此，人们一直试图采用变结构、模型参考自适应、最优控制等理论方法来减小转矩的脉动，进而通过控制规律来解决其宽调速比问题。
本文在讨论方波无刷直流电动机低速脉动问题的基础上，提出了一种宽调速比的控制方法，介绍了功率变换拓扑、工作原理，给出了转速闭环控制电路，根据实验波形，分析了拓宽调速范围的方法。
1方波电动机的工作原理图1为三相方波电动机系统组成图，VF为三相桥式逆变器，M为电动机本体，PS为电动机的转子位置传感器（Position Sensor）。
通常，控制电路首先将转速模拟给定信号通过F/V线性变换器生成PWM 脉宽调制信号，同时将检测到的三相转子位置传感器信号与PWM脉宽调制信号按照无刷直流电机控制规律进行逻辑综合与脉冲分配，产生六路脉冲调制信号，经过驱动电路放大，送至三相桥式逆变器六路功率开关管，进而控制电动机各相绕组按预定顺序通电，驱动电机转子转动。
脉冲宽度调制器控制电机转速
脉冲宽度调制器控制电机转速脉冲宽度调制器控制电机转速脉冲宽度调制器（PWM）是一种常用的电路，用于控制电机转速，它通过改变电压的脉冲宽度来调节电机的功率输出，进而实现转速的控制。
本文将介绍PWM的工作原理、应用领域以及如何使用PWM控制电机转速。
一、PWM工作原理PWM的工作原理基于一个简单的原理，即通过改变电压的脉冲宽度，控制电路对负载的通断周期，从而控制负载的平均功率输出。
在电机控制中，PWM可以通过改变电机输入的平均电压来调节电机的转速。
PWM电路由一个双稳态电路和一个比较器组成。
双稳态电路通过一个由外部触发器引起的电路间转换，输入信号通过比较器与锯齿波形进行比较，输出信号根据比较结果决定。
当输入信号的幅度大于锯齿波形的幅度时，比较器输出高电平，电机接收到全电压，实现最大功率输出；当输入信号的幅度小于锯齿波形的幅度时，比较器输出低电平，电机接收到低电压，实现较小的功率输出。
通过改变PWM信号脉冲的宽度，可以实现对电机输入电压的控制，进而控制电机的转速。
二、PWM在电机控制中的应用PWM在电机控制中得到广泛应用，特别是在直流电机的调速和无刷直流电机的控制中。
以下是PWM在电机控制中的常见应用领域：1. 直流电机调速控制：通过改变PWM信号的占空比，可以实现对直流电机的调速控制，使电机输出定制转速。
2. 无刷直流电机控制：无刷直流电机的控制需要使用电调，通过PWM信号控制电调的工作方式，从而控制无刷直流电机的转速和运动方向。
3. 步进电机控制：步进电机的转速和运动步数可以通过改变PWM 信号的占空比和频率来调节。
4. 交流电机控制：交流电机可以通过PWM信号驱动逆变器，实现对电机的控制。
三、使用PWM控制电机转速的方法使用PWM控制电机转速的方法主要包括以下几个步骤：1. 确定PWM的频率：根据电机的特性和需求，选择合适的PWM 频率。
一般情况下，PWM频率越高，电机的响应速度越快，但也会增加电路的噪声。
基于脉冲宽度调制的直流电机调速电路的设计
基于脉冲宽度调制的直流电机调速电路的设计江嘉豪;戚慧珊;周欣欣【摘要】在自动控制领域中,实现复杂的机械动作离不开对电机转速的精确控制.基于脉冲宽度调制的直流电机调速方式,可使电机转速在调节过程中变化连续而平稳.通过调节矩形波信号的占空比,控制调速电路上下桥臂导通与截止时间的比例,改变电枢供电电压的有效值,以实现对电机转速的精确控制.【期刊名称】《大学物理实验》【年(卷),期】2019(032)001【总页数】4页(P87-90)【关键词】脉冲宽度调制;自举电路;电机调速;性能分析【作者】江嘉豪;戚慧珊;周欣欣【作者单位】华南师范大学,广东广州 510006;华南师范大学,广东广州 510006;华南师范大学,广东广州 510006【正文语种】中文【中图分类】O4-33直流电机的调速方式[1]主要有三种：改变电枢回路电阻、调节电枢供电电压和调节励磁磁通量。
目前，自动控制领域中的调速系统以调节电枢供电电压的方式为主，调节电枢供电电压的方式又可分为可控直流电源调速和脉冲宽度调制直流调速。
相较于可控直流电源调速系统，脉宽调制直流调速系统具有频率响应高、调速范围宽、稳速精度高、低速性能好等优点，适用于中、小功率的高精度调速系统当中。
1 直流电机调速电路原理开关电源是常用的功率可调电路，其通过控制开关电路的导通与截止的时间比例来改变工作电压的有效值，实现对功率的精确控制。
基于脉冲宽度调制的直流电机调速电路与开关电源相似，在IR2104驱动芯片的调理下，PWM调速信号将被分成两路相位相反的控制信号。
控制信号将对驱动电路的上下桥臂进行导通或截止的控制，PWM信号的占空比反映的是驱动电路上半桥的导通时间占该PWM信号周期的比例。
驱动电路上桥臂的作用是控制电源正极到电机的回路的通断，其直接改变电机的工作状态，而驱动电路下桥臂的作用则是控制自举电路的充放电过程。
当下桥壁导通时，自举电路进入充电过程，自举电容的电压将被抬升到12 V左右；当其截止时，自举电容将进入放电过程，为IR2104 芯片HO输出端内部的MOS管电路提供电源。
无刷电机方波调制
无刷电机方波调制是一种通过改变电机输入电压的波形来控制电机转速和转矩的技术。
它可以根据不同的调制方式分为多种类型，其中一些常见的方式如下：
1.PWM-ON型：在120°导通区间，各开关管前60°采用
PWM调制，后60°则恒通。
换相脉动转矩最小。
2.ON-PWM型：在120°导通区间，各开关管前60°恒通，
后60°则采用PWM调制。
换相脉动转矩大于PWM-ON 型。
3.H_PWM-L_ON型：在120°导通区间，上桥臂开关管采用
PWM调制，下桥臂恒通。
上桥臂换相时换相脉动转矩与PWM-ON型相同。
下桥臂换相时换相脉动转矩与ON-PWM 型相同。
4.H_ON-L_PWM型：在120°导通区间，上桥臂开关管恒通，
下桥臂采用PWM调制。
下桥臂换相时换相脉动转矩与PWM-ON型相同。
上桥臂换相时换相脉动转矩与ON-PWM 型相同。
5.H_PWM-L_PWM型：在120°导通区间，上、下桥臂均采
用PWM调制。
换相脉动转矩最大。
方波调制技术可以提高电机的效率和性能，并且可以实现精确的速度控制。
但具体的调制方式需要根据实际需求和应用场景进行选择。
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当转子永磁体位于图2a 所示的位置 (N, S 极) 时，根据转子位置 传感器 敏感到的 磁极位置 信号，
经 过控制 电路逻辑变换后 ，驱动逆变器使功率开 关 管 V 1, V6 导通，即绕组 A , B 通 电，A 进 B 出
电枢绕组在空间的合成磁势 凡如图2a 所示。电流
流 通路径为 : 电源正极* V1- ,A 相绕组- B 相绕 组 - ,V 6、 电源负极 ， 时定转子磁场相互 作用拖动 转 此 子顺时针方 向转动。 当转子转过 600电角度， 到达图 2b 中的位置时， 位 置传 感器输出信号 ，经逻辑 变换后使开关管 v 6 截 至，V2 导通，此时 V 1 仍导通 则绕组 A, C 通 电， 进 C 出， A 电枢绕组在空间合成磁场 如图 2 ( b ) 中 F , 。 时定转子磁场相互作用 使转子继续沿顺 时 此 针 方 向转动 。电流流通路径为: 电源正极、V1- A 相 绕组* C 相 绕组- +V 2、电源 负极 。
图 I 方 波 电动机 系统 组成图
通电周期 ( 3 600) 共有六个磁状态， 状态都是 每一
两相导通，每相绕组中流过电流的时间相为 120。 电 角度，而每个开关管导通角也为 120。 电角度，故称 该逆变器工作在 1200通 电方式。两相导通星型三相 六 状态无刷直 流电动机各开关 管的导通 时序关系如 图 3 所示。
的 直流有刷电 动机， 影响 所以 方波无刷直流电动机
调速范 围的因素主要是低速 时六状态运行下的转矩 脉动 问题 ，要解决其宽调速 问题，必须解决电机控
制时的低速稳定性。 为此， 人们一直试图采用变结
构、模型参考 自适应 、最优 控制等理论方法来减小
PW 斩波调 M 压调速控制。
20 第 期电 技 15 07年， 峨 戒4 。
关键词 : 无刷直流 电动机; 宽调速; 低速脉动
Resea rch on Wide Speed Regulation
M ethod Based on Sq uar e Wave BLDCM
Ma Ruiqing Liu W eiguo ( Electrical Engineering Department, Nor thwestern Poly technical Univer sity, V an 710072)
Abstract
This pap analyzes the low speed ripple perfo ance o square-wav brushless DC er rm f e
motor ( BLDCM ) , an d introduces the method of a novel w ide speed regulation and the principle of main power-conver er topology about BLDCM . The speed close-loop control circuits are giv en, and few t problems of inf uencing wide speed r egulation of BLDCM are also discus sed . l K ey wor ds : br ushles s DC motor (BLD CM ); wide s peed regulation ; low s peed ripple 转矩的脉动 ，进而通过控制规律来解决其 宽调速比 问题 本文在讨论方波无刷直流 电动机低速脉 动问题 的基础上 ，提出 了一种宽调速 比的控制方法 ，介绍 了功率变换拓扑、工作原理，给出 了转速 闭环控制 电路，根据实验波形， 分析 了拓宽调速范 围的方法。
2 方波电 动机的工作原理图 1 为三相方波电动机系统组成图, VF 为兰相
桥式逆变器， 为电 M 动机本体， 为电 PS 动机的转子
位置传感器 ( Position Sens or) . 通常 ，控制 电路首
统。 但是正弦波无刷直 流电动机由 1 于 800三管导通
方式的必须 设置 同一 桥臂上 下功率管 的工作 “ 死 区”时间 ，且正弦波控制较 为复杂，所以与方波无 刷直流 电动机相 比，其可靠性还相对较低 。 因方波无刷直流 电动机 毕竟相当于三个换 向片
永磁电机专题
子合成磁场在空间不 是连续旋 转的磁场 ，而是一种 跳跃式的旋转磁场 ，每换向一次电机步进角是 60电角度，步进的机械角则与 电机的极对数有关。
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低速脉 动机理 与宽调速方法
由于三相方波 电机采用三相桥式逆变器供电， 当转子每转过 60“ 电角度时 ，逆变器功 率管之间就 进 行一次换流，定子磁状态就 改变一次。电机每个
先将转速模拟给定信号通过 FN 线性变换器生成 PW 脉宽调制信号，同时 M 将检测到的三相转子位 置传感器信号与 PWM 脉宽调 制信号按 照无刷直流
电机控制规律进行逻辑综合与脉冲分配 ，产 生六路 脉冲调制信号，经过驱动 电路放大 ，送至三相 桥式 逆变器六路功率开关管，进而控制 电动机各相 绕组 按预 定顺序通 电，驱动 电机转 子转 动。 即所谓 的
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引言
一直 以来 ，直 流有刷 电动机因为具有 良好的调
速性能成 为自动化领域 的调速 电机。而方波无刷直 流电动机 因为采用 电子换 向可克服电刷和换向器带 来的种种弊端 ，成 为电工行业 的新星，在工业 调速 和驭动领域中的应用越来越广泛
由 于方波无刷直流电 动机 (BLDCM) 的调速范
围不可 能太大 ，往往在宽调速控制系统中，人们不 得不采用正弦波无刷直流 电动机来构成交流伺服系
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方 波 电 动 机 宽 调 速 比控 制 技 术 研 究 马瑞卿 刘卫国
‘ 西北工业大学电气工程系，西安 710072 )
摘要 本文就 方波无 刷直流电 动机 (BLDCM ) 的低速脉动性能进行了 分析， 介绍了一 种方波 无刷直流电动 调速控制 机宽 方法及主功率电路拓扑工作原理，并给出了 转速闭环控制电路， 并讨论 了影响无 刷直流电动 机宽调 速控制的几个原因 .