第五章 位置检测式调速电机及其控制
调速电机调速范围测试方法
调速电机调速范围测试方法调速电机是一种可以通过调整电机转速来控制负载转速的设备。
调速电机广泛应用于工业生产和家庭生活中，它的调速范围对于实际应用非常重要。
本文将介绍调速电机调速范围测试的方法。
为了测试调速电机的调速范围，我们需要准备一台调速电机和相应的测试设备。
测试设备包括转速计、负载设备和数据记录仪等。
我们需要选择一种适当的负载设备来连接到调速电机上，以模拟实际工作负载。
常见的负载设备有风机、水泵、压缩机等。
根据实际情况选择合适的负载设备，并确保其能够在测试过程中稳定工作。
接下来，我们需要将转速计连接到调速电机上，用于测量电机的转速。
确保转速计的准确性和稳定性，以获取准确的转速数据。
在进行测试之前，我们需要确定测试的调速范围。
根据实际需求和设备的规格参数，确定一个合适的调速范围。
例如，我们可以选择调速范围为0-1000转/分钟。
开始测试之前，需要将负载设备和转速计启动，并调整负载设备的工作状态，使其处于稳定工作状态。
然后，通过调节调速电机的控制参数，逐渐改变电机的转速，并记录相应的转速数据。
在测试过程中，我们需要逐步改变调速电机的控制参数，以覆盖整个调速范围。
在每个转速点上，需要记录电机的转速和负载设备的工作状态。
同时，还可以记录其他数据，如电机的功率、电流等，以便后续分析和评估。
完成所有测试点后，我们可以根据记录的数据绘制调速范围曲线。
调速范围曲线可以直观地显示出调速电机在不同转速下的工作性能。
根据曲线的形状和斜率，我们可以评估电机的调速性能和稳定性。
根据测试结果进行数据分析和评估。
根据调速范围曲线，可以确定电机的最低和最高转速，以及在不同转速下的工作性能。
根据实际需求，评估调速电机是否满足要求，并提出改进建议。
总结起来，调速电机调速范围测试是一项重要的工作，它可以评估电机的工作性能和稳定性。
通过合理选择测试设备和负载设备，以及准确记录和分析数据，我们可以得到准确的测试结果，并为实际应用提供参考和指导。
电动机调速控制ppt
串级调速
通过改变转子回路的电阻 或电抗来调节转速，适用 于大中型电动机。
滑差调速
通过改变转子与定子之间 的滑差来调节转速，适用 于中小型电动机。
步进电动机调速
脉冲频率控制
通过改变输入脉冲的频率来调节 转速，实现精确控制。
步进角控制
通过改变步进角的大小来调节转 速，适用于高精度定位控制。
电流控制
通过改变驱动电流的大小来调节 转速，适用于大负载和低转速场
详细描述
通过改变电动机输入电源的频率，可以改变电动机的同步转 速，从而实现调速。变频调速具有调速范围广、调速精度高 、动态响应快等优点，是现代电力传动中最重要的调速方式 之一。
串级调速
总结词
通过在电动机转子回路中串入可调节的附加电动势，改变转子回路的电阻，实现 调速。
详细描述
在电动机转子回路中串入可调节的附加电动势或电阻，可以改变转子电流和转矩 ，从而实现调速。串级调速能够实现有级或无级调速，但设备复杂，成本较高。
06
电动机调速的未来发展
数字化控制技术的发展
数字化控制技术
随着微处理器和数字信号处理器的广泛应用，电动机的调速控制越来越依赖于数字化技术。数字化控 制技术具有高精度、高可靠性、易于实现复杂控制算法等优点，为电动机调速控制带来了新的发展机 遇。
智能控制算法
数字化控制技术的发展为智能控制算法的应用提供了可能。例如，模糊控制、神经网络控制、预测控 制等算法在电动机调速控制中得到了广泛应用，这些算法能够提高电动机的动态响应性能和稳态精度 。
THANKS
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合。
03
电动机调速方法
变压调速
总结词
通过改变电动机输入电压来调节其转速，实现调速。
机电传动控制第五版课后答案--最全版
机电传动控制第五版课后答案--最全版机电传动控制是一门涉及机械、电气和控制等多领域知识的重要学科，对于相关专业的学生和从业者来说，掌握这门课程的知识至关重要。
而课后习题的答案则是检验学习成果、加深理解的重要工具。
以下为您提供机电传动控制第五版的课后答案，希望能对您的学习有所帮助。
第一章绪论1、机电传动控制的目的是什么？答：机电传动控制的目的是将电能转变为机械能，实现生产机械的启动、停止、调速、反转以及各种生产工艺过程的要求，以满足生产的需要，提高生产效率和产品质量。
2、机电传动系统由哪些部分组成？答：机电传动系统通常由电动机、传动机构、生产机械、控制系统和电源等部分组成。
电动机作为动力源，将电能转化为机械能；传动机构用于传递动力和改变运动形式；生产机械是工作对象；控制系统用于控制电动机的运行状态；电源则为整个系统提供电能。
3、机电传动系统的运动方程式是什么？其含义是什么？答：运动方程式为 T M T L ＝J(dω/dt) 。
其中，T M 是电动机产生的电磁转矩，T L 是负载转矩，J 是转动惯量，ω 是角速度，dω/dt 是角加速度。
该方程式表明了机电传动系统中电动机的电磁转矩与负载转矩之间的平衡关系，当 T M ＞ T L 时，系统加速；当 T M ＜ T L 时，系统减速；当 T M ＝ T L 时，系统以恒定速度运行。
第二章机电传动系统的动力学基础1、为什么机电传动系统中一般需要考虑转动惯量的影响？答：转动惯量反映了物体转动时惯性的大小。
在机电传动系统中，由于电动机的转速变化会引起负载的惯性力和惯性转矩，转动惯量越大，系统的加速和减速过程就越困难，响应速度越慢。
因此，在设计和分析机电传动系统时，需要考虑转动惯量的影响，以确保系统的性能和稳定性。
2、多轴传动系统等效为单轴系统的原则是什么？答：多轴传动系统等效为单轴系统的原则是：系统传递的功率不变，等效前后系统的动能相等。
3、如何计算机电传动系统的动态转矩？答：动态转矩 T d ＝ T M T L ，其中 T M 是电动机的电磁转矩，TL 是负载转矩。
调速电机调速范围测试方法
调速电机调速范围测试方法
调速电机的调速范围测试方法有多种，下面详细介绍其中三种方法。
1. 使用转速表：转速表是一种常用的测量工具，通过电缆连接到电机轴上，可以直接读取电机的转速。
转速表具有较高的测量精度和可靠性，适用于各种类型的调速电机。
2. 使用霍尔传感器：霍尔传感器可以通过检测磁场变化来测量电机转速，具有精度高、可靠性好等优点。
将霍尔传感器安装在电机上，可以实时监测电机的转速变化，从而对调速范围进行测试。
3. 使用编码器：编码器可以记录电机转子相对于定子的位置，通过记录的数据计算出电机转速。
编码器具有较高的测量精度，适用于各种类型的调速电机。
在测试调速范围时，编码器可以帮助我们更准确地获取电机的转速信息。
以上就是三种常用的调速电机调速范围测试方法，每种方法都有其特点和适用场景。
在测试过程中，我们需要根据实际情况选择合适的方法，以确保测试的准确性和可靠性。
1。
电机控制与调速技术
电机控制与调速技术电机控制与调速技术是电子与电气工程领域中的重要研究方向之一。
随着工业自动化的不断发展和电机在各个领域的广泛应用，电机控制与调速技术的研究和应用已经成为电气工程师们的重要任务之一。
本文将从电机控制的基本原理、调速技术的分类以及应用领域等方面进行探讨。
一、电机控制的基本原理电机控制的基本原理是通过控制电机的电流、电压或频率等参数，以达到控制电机运行状态和输出功率的目的。
在电机控制中，常用的控制方法包括电阻控制、电压控制、电流控制和频率控制等。
其中，电流控制是最常用的一种方法，通过调节电机的电流大小来控制电机的输出功率和转速。
而频率控制则是在交流电机中常用的一种方法，通过改变电源的频率来调节电机的转速。
二、调速技术的分类调速技术根据不同的控制目标和应用场景，可以分为开环调速和闭环调速两种方式。
开环调速是指根据电机的负载特性和工作要求，通过设置合适的电机参数和控制策略，直接控制电机的输入信号，实现对电机转速的调节。
闭环调速则是在开环调速的基础上，通过添加反馈传感器和控制回路，实时监测电机的转速和输出功率，并根据反馈信息进行调整，以达到更精确的控制效果。
在实际应用中，调速技术又可以根据控制方式的不同分为电阻调速、电压调速、电流调速和矢量控制等。
电阻调速是通过改变电机电阻来改变电机的转速，适用于一些低功率、低精度的应用场景。
电压调速则是通过改变电机的输入电压来改变电机的转速，适用于一些对转速要求较高的应用场景。
电流调速是通过改变电机的输入电流来改变电机的转速，适用于一些对负载变化较大的应用场景。
而矢量控制则是一种较为复杂的调速技术，通过对电机的电流和转矩进行矢量分析和控制，实现对电机的精确调速和运行状态的控制。
三、调速技术的应用领域电机控制与调速技术在各个领域都有广泛的应用。
在工业自动化领域，电机控制与调速技术被广泛应用于机械加工、输送设备、制造业等领域，实现对生产过程的精确控制和优化。
在交通运输领域，电机控制与调速技术被应用于电动车辆、高速列车等交通工具中，提高了交通工具的性能和能效。
数控技术知识点总结及考试练习资料
数控技术一、判断题(正确的画√，错误的画×,每题1分共10分）二、填空题（每空1分,共20分）三、选择题(10分，每小题1分）四、简答题（每题6分共30分）五、五、解释如下指令或名词含义（10X1分）六、六、编程题（10分）七、论述题（10分）第一章1．数字控制：是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程(如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法。
数控技术采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术.它集计算机技术、微电子技术、自动控制技术和机械制造技术等多学科、多技术于一体。
数控机床是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。
数控系统实现数字控制的装置。
它能够自动输入载体上事先给定的数字量，并将其译码后进行必要的信息处理和运算后，控制机床动作并加工零件。
CNC系统的核心是CNC装置。
2．数控机床的优势：3．数控技术的发展趋势：4．数控机床的组成5．数控机床的分类：一、按控制功能分类（点位控制数控系统；直线控制数控系统；轮廓控制数控系统）二、按工艺用途分类(金属切削类数控机床；金属形成类数控机床；特种加工数控机床;其它类型机床：如火焰切割数控机床、数控测量机、机器人等。
）三、按伺服驱动的方式分类（开环控制；半闭环控制；全闭环控制)NC,CNC,CAD、CAM、CAPP、FMC，FMS，CIMS的中文含义.第二章1．数控编程的方法常用的编程方法有手工编程、自动编程。
2．数控机床的机床坐标系和工件坐标系的概念，各坐标轴及其方向的规定.1）机床坐标系是机床上固定的坐标系。
工件坐标系是固定于工件上的笛卡尔坐标系。
2)①Z轴：规定与机床主轴线平行的坐标轴为Z轴，刀具远离工件的方向为Z轴的正向。
②X轴：对大部分铣床来讲，X轴为最长的运动轴，它垂直于轴，平行于工件装夹表面。
+X的方向位于操作者观看工作台时的右方。
③Y轴：对大部分铣床来讲，Y轴为较短的运动轴，它垂直于轴.在Z、X轴确定后，通过右手定则可以确定Y轴.④回转轴：绕X轴回转的坐标轴为A轴；绕Y轴回转的坐标轴为B轴；绕Z轴回转的坐标轴为C轴；方向的确定采用右手螺旋原则，大拇指所指的方向是+X、+Y或+Z的方向。
电机速度调节、方向控制及转速测量实验
电机速度调节、方向控制及转速测量实验1 实验目的掌握iCAN4400 模拟量输出功能，掌握iCAN2404 继电器输出功能，掌握iCAN7408 计数功能。
2 实验设备及器件PC 机一台iCAN 实验教学平台一台3 实验内容利用iCAN4400 输出电压变化，改变电机转速；电机的起、停控制由iCAN2404 功能模块完成；利用iCAN7408 功能模块用来计算电机转动的圈数（转一圈产生4 个脉冲）。
4 实验要求要求能够掌握iCAN4400 模块、iCAN2404 模块、iCAN7408 功能模块的特点。
5 实验步骤系统接线连接1．模拟量输出接线方式该实验主要利用iCAN4400 模块输出模拟量信号，其输出信号接PCB 板上的AO3，主要功能：为电机提供不同的驱动电压；利用iCAN2404 模块提供开关作用控制电机起、停，其输出端口分别接（AO3，MOTO+）；利用iCAN7408 功能模块主要用来计数，计算脉冲输2．模块上线iCAN4400 模块上线3．iCAN2404 模块上线4．iCAN7408 模块上线iCAN7408 模块使能iCAN7408 模块计数1.使用4400、4050等模块，设计步进电机驱动的位置控制系统。
实验步骤如下所示：首先编辑组态画面，如下：然后编辑硬件通道，OPC设置如下：再设置变量表，即实时数据库，如下所示：最后编辑程序，即循环策略，如下所示：2.使用4017 、4400等模块实现一个速度调节系统，要求外围使用电位器来控制电动机的转速。
（难度：中等）实验步骤如下所示：首先进行组态画面，如下：然后进行变量设置，即进行实时数据库设置，如下所示：再进行OPC设置，如下：循环策略如下所示：。
电机调速原理及控制线路图解
电机调速原理及控制线路图解图1一、双速电机（鼠笼式三相交流异步电动机）1、双速电机的变极方法U1V1W1端接电源，U2V2W2开路，电动机为△接法（低速）；U1V1W1端短接，U2V2W2端接电源为YY接法（高速）注意，变极时，调换相序，以保证变极调速以后，电动机转动方向不变。
图22、主电路： KM1主触点构成△接的低速接法。
KM2、KM3用于将U1V1W1端短接，并在U２V２W２端通入三相交流电源，构成YY接的高速接法。
3、控制电路图a电路中，按钮SB1实现低速起动和运行。
按钮SB2使KM2、KM3线圈通电自锁，用于实现YY变速起动和运行。
图b 电路在高速运行时，先低速起动，后高速（YY）运行，以减少启动电流。
双速电机控制电路图B分析1、选择开关SA合向高速→时间继电器KT线圈通电延时→KM1线圈通电，电动机M作低速启动。
KT延时时间到→KM1线圈断电复位→KM2、KM3线圈通电→电动机M作YY接法高速运行。
2、选择开关SA合向低速→KM1线圈通电，电动机M作低速转动。
3、选择开关SA合向0位时，电动机停止运行。
（二）、三速电机控制图41、变极原理三速电机定子有2套绕组，1套可作为△接法和YY接法的双速绕组，另1套为Y型接法的中速绕组。
2、主电路KM1主触点（4个）构成低速连接，其中W1U3接到W1点。
KM2主触点构成中速Y连接，此时U3W1断开以避免交流。
KM3、KM4主触点构成高建双星形连接（KM3构成Y点）控制电路SB1用于KM1的起停控制，SB2用于KM2的起停控制，SB3用于KM3和KM4的起停控制。
电机。
运动控制系统第五讲直流电机调速原理和调速驱动控制器课件
图45--7 简单的不可逆PWM变换器的主电路 Us—直流电源电压；C—滤波电容器；VT—功率开关器件；VD—续流二极管；M—直流电
5-8
1) 电压和电流波形
• (1) 在一个开关周期T内。 • (2) 当0 ≤ t < ton时，Ug为正，VT饱和导通，电源电压Us
通过VT加到直流电机电枢两端。 • (3) 当ton ≤ t < T时，Ug为负，VT关断，电枢电路中的电
我们很有必要对其进行认真的研究。
5.1.1 直流电机调速的发展历程
• 1．变流机组时代 • 图5-1所示的是早期直流电机的调速方案，
称为直流变流机组。系统主要由5大部件组 成：原动机、直流发电机、直流电动机、 励磁电源和生产机械。其基本工作原理是： 一台三相交流电动机拖动一台直流发电机， 直流发电机发出直流电，作为直流电动机 的供电电源，然后直流电动机拖动生产机 械。通过对励磁电路和放大装置的控制， 就能改变直流发电机的输出电压，从而达 到控制直流电动机转速的目的。
1.3 直流电机PWM基本电路
• 根据电机的运行功能状态，有不可逆运行 和可逆运行之分。PWM调节器也有相对应 的不可逆变换器和可逆变换器。
1．不可逆PWM变换器
• 图5-7所示的是简单的不可逆PWM变换器的 主电路原理图。该电路采用全控式电子晶 体管，开关频率可达20 kHz甚至更高，电 源电压Us一般由不可控整流电源提供，采 用大电容器C滤波，二极管VD在晶体管VT 关断时释放电感储能为电枢回路续流。下 面分析其运行特点。
5-1
• 2．相控整流时代
• 20世纪50年代末期，随着电力电子技术的 早期代表——晶闸管（SCR）的出现，直 流电机调压调速技术进入到一个新的时期。 图5-2所示的是相控整流电路图。相控整流 由5大部件组成：相控整流器、电抗器、直 流电机、直流励磁控制电路和相控整流器 触发电路。
PLC实验报告电机控制与调速
PLC实验报告电机控制与调速PLC实验报告：电机控制与调速一、实验目的本实验旨在通过使用PLC（可编程逻辑控制器）来实现电机的控制与调速，并掌握PLC在工业自动化领域中的应用。
二、实验器材与软件1. 实验器材：- 电机（选择适合的电机型号）- 电机驱动器（可与PLC通信的型号）- PLC设备（选择适合的型号）2. 实验软件：- PLC编程软件（根据所选PLC型号选择相应的软件）三、实验步骤与内容1. 硬件连接根据所选择的电机、电机驱动器和PLC设备的型号，按照产品手册或者相关说明书进行硬件连接。
确保连接正确、稳固。
2. PLC编程2.1 确认所使用的PLC编程软件已经正确安装并打开。
创建一个新的项目。
2.2 首先，通过PLC软件中的输入/输出配置功能，配置所使用的输入输出点位。
根据电机驱动器的要求，将PLC的输出点位与电机驱动器连接。
将电机驱动器的输出点位与电机连接。
2.3 接下来，编写PLC程序。
根据电机控制与调速的要求，编写相应的逻辑控制程序。
程序中应包括控制电机启动、停止、正转、反转的逻辑，并且可以通过改变设定值来实现电机的调速功能。
2.4 在编写完成后，通过软件的仿真功能进行仿真测试，确保程序的正确性。
3. 实验验证3.1 将已编写好的PLC程序下载至PLC设备中。
3.2 按照电机启动、停止、正转、反转的要求进行实验验证。
记录下所使用的设定值和实际调速效果，并进行比较分析。
3.3 根据实验结果，对PLC程序进行优化调整，并再次进行实验验证。
四、实验结果与分析1. 实验结果记录下各个设定值对应的电机实际转速，形成一张表格。
可以通过表格的对比，分析电机控制与调速的性能。
2. 实验分析通过实验结果的分析可以得出电机控制与调速的性能评估。
对于不满足要求的部分，可以进一步优化PLC程序，改进电机控制系统的性能。
五、实验总结与心得体会通过本实验，我深刻理解了PLC在电机控制与调速中的重要性。
通过合理的硬件连接和PLC程序的编写，我们能够实现对电机的精确控制和调速。
第五章_机电传动伺服系统
伺服系统概述
模拟控制方式的特点： 控制系统响应速度快，调速范围宽； 易于与常见输出模拟速度指令的CNC接 口； 系统状态及信号变化易于观测； 系统功能由硬件实现，易于掌握，有利 于使用者进行维护、调整； 模拟器件温漂和分散性对系统的性能影 响较大，系统的抗干扰能力较差； 难于实现复杂的控制算法，系统缺少柔 性。
伺服系统概述
5.1 伺服系统的基本概念
5.1.1 伺服的定义
伺服系统是指执行机构按照控制信号的要 求而动作。 主要任务：按照控制命令要求，对信号变 换、调控和功率放大等处理，使驱动装置输出 的转矩、速度及位置都能得到灵活的控制。
伺服系统概述
5.1.2 伺服系统的组成
组成:检测部分、误差放大部分、执行部
伺服系统概述
5.3.1.2 感应型交流伺服电机 随着电力电子技术、微处理器技术与磁场 定向控制技术的快速发展，使感应电机可以达 到与他励式直流电机相同的转矩控制特性，再 加上感应电机本身价格低廉、结构坚固及维护 简单的优点，感应电机逐渐在高精密速度及位 置控制系统得到越来越广泛的应用。
感应电机的定子电流中，包含相当于直流 电机励磁电流与电枢电流的两个成分。
伺服系统概述
5.5 交流伺服系统常用性能指标
（1） 调速范围D 伺服系统在额定负载时所提供的最高转速 与最低转速之比: nmax D nmin （2）转矩脉动系数 额定负载下转矩波动的峰峰值与平均转矩 之比：
TP P KTr 100% Tavg
伺服系统概述
（3） 稳速精度 伺服系统在最高转速、额定负载条件下， 令电源电压变化、环境温度变化，或电源电压 与环境温度都不变，连续运行若干小时，系统 电机的转速变化与最高转速的百分比分别称为 电压变化的稳速精度、温度变化的稳速精度、 时间变化的稳速精度。
电气工程师的电机控制与调速技术
电气工程师的电机控制与调速技术电机作为电气工程中的重要组成部分，广泛应用于各个行业和领域。
而电机的控制与调速技术是电气工程师必备的核心能力之一。
本文将从电机控制的基本原理、常见调速方法以及未来发展趋势等方面进行探讨。
一、电机控制的基本原理电机控制是指通过外部设备对电机的电源、电流、电压等参数进行控制，以实现对电机运行状态的控制。
通常，电机控制可以分为直接控制和间接控制两种方式。
1. 直接控制：直接控制指的是通过改变电机的电源参数来实现对电机的控制。
例如，改变电机的输入电压和频率可以改变电机的转速和扭矩。
这种方法控制简单、成本低廉，适用于一些简单的工业应用。
2. 间接控制：间接控制则是通过控制电机的输入信号来实现对电机的控制。
常用的方法包括调整电机的电流、转矩或速度等参数。
这种控制方法需要借助控制器等外部设备，相对较为复杂，但可以实现更加精确的控制。
二、常见电机调速方法1. 调压调速法：调压调速法是指通过改变电机的输入电压来实现对电机的调速。
具体来说，可以通过降低电机的输入电压来降低电机的转速，增加电机的输入电压来提高电机的转速。
这种调速方法简单易行，但对于大功率电机不太适用。
2. 变频调速法：变频调速法是指通过改变电机的输入频率来实现对电机的调速。
通过使用变频器等设备，可以将电源的频率变换为电机需要的频率，从而控制电机的转速。
这种调速方法精度高，适用范围广，可以实现对电机的精确调速。
3. 电流调速法：电流调速法是指通过调节电机的输入电流来实现对电机的调速。
通过改变电机的输入电流，可以改变电机的输出转矩，进而实现对电机转速的控制。
这种调速方法在一些需要精确控制转矩的应用中较为常见。
三、电机控制与调速技术的未来发展趋势随着科技的不断进步，电机控制与调速技术也在不断发展和演进。
以下是一些未来发展的趋势：1. 高性能控制器的应用：随着微电子技术的提升，控制器的性能不断提高，将会有更多高性能控制器应用于电机控制与调速技术中，使得电机控制更加智能化和精确。
直流电机速度、位置双环控制简明教程
直流电机速度、位置双环控制简明教程速度、位置的双环控制是我们在电机的控制系统中常用的方法，很实用。
下面让我们来看一下内部实现的原理。
1.速度闭环控制我们一般在速度闭环控制系统里面，使用增量式PI控制。
而在我们的微处理器里面，因为控制器是通过软件实现其控制算法的，所以必须对模拟调节器进行离散化处理，这样它只需根据采样时刻的偏差值计算控制量。
因此，我们需要使用离散的差分方程代替连续的微分方程。
假定采样时间很短时（我们的代码中是10ms），可做如下处理：① 用一介差分代替一介微分；② 用累加代替积分。
根据增量式离散PID公式Pwm+=Kp[e(k)-e(k-1)]+Ki*e(k)+Kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]e(k)：本次偏差e(k-1)：上一次的偏差e(k-2)：上上次的偏差Pwm代表增量输出在我们的速度控制闭环系统里面只使用PI控制，因此对PID控制器可简化为以下公式：Pwm+=Kp[e(k)-e(k-1)]+Ki*e(k)具体通过C语言实现的代码如下：int Incremental_PI (int Encoder,int Target){float Kp=100,Ki=100; //PI参数由电机的种类和负载决定static int Bias,Pwm,Last_bias;Bias=Encoder-Target; //计算偏差Pwm+=Kp*(Bias-Last_bias)+Ki*Bias; //增量式PI控制器Last_bias=Bias; //保存上一次偏差return Pwm; //增量输出}入口参数为编码器的速度测量值和速度控制的目标值，返回值为电机控制PWM。
第一行代码为PI参数的定义，PI参数在不同的系统中不一样，我们的代码中的PID参数，仅针对平衡小车之家的电机空载时调试得到。
第二行是相关内部变量的定义。
第三行是求出速度偏差，由测量值减去目标值。
第四行使用增量PI控制器求出电机PWM。
有位置和无位置传感器对转电动机调速控制系统
测 方法 简单 易行 ， 节约 了成本 ， 转速 超调 量较小 ， 电磁 转矩在起 动过 程 中脉 动较大 、 整时 间较 长 ， 速调整 时间 但 调 转
较长及起动运行速度较慢 ； 有位置传感器检测 ， 电磁转矩在起动过 程 中脉 动较小 、 调整时 间较 短 ， 速调整时 间较 短 转 及起动运行速度较快 ， 但转速超调量较大 ， 实际应用 中增 大了系统体 积 ， 在 增加 了成本 。两种方法各有利 弊 ， 以后 为
李林杰 ， 焦振 宏 ， 时建欣
（ 西北 工 业 大学 ， 西 西 安 ７ ０ ７ ） 陕 １０ ２
摘
要： 从对转无刷直流 电动机 的基本原理 出发 ， 利用其数学模型建立 Ｍａ ａ ｔ ｂ仿真模 型。采用 传统双 闭环 的控 ｌ
制 策略 ， 位置检测方法分别采用无位置传感器和有位置传感器 的检 测方法 ， 并进行 仿真分析 比较。无 位置传感器 检
Ｗ ｉｈ ｓｔｏ Ｓｅ ｓ ｒ ａ ｄ ｉ ｏ ｓｔｏ ｅ ｓ ｒ ｔ Ｐｏ ｉ ｎ ｎ ｏ ｎ Ｗ ｔ ｕｔＰｏ ｉｉ ｎ Ｓ ｎ ｏ ｉ ｈ ｓ
Ｌ ｉ ｊ ，ＩＯ Ｚ ｅ － ｏｇ，Ｈ ｉｎ ｘｎ Ｉ ｎ ｉ ＪＡ ｈｎ ｈ ｎ Ｓ Ｉ ａ － ｉ Ｌ ｅ Ｊ
（ ｏｔｗ ｓ ｒ ｏ ｔ ｈ ｉ ｌ ｎｖｒｉ ， ｉ ｎ７ ０ ７ ， ｈｎ ） Ｎ ｒ ｅｔ Ｐ ｌ ｅ ｎｃ ｉｅｓｙ Ｘ １０ ２ Ｃ ｉａ ｈ ｅ ｎ ｙｃ ａＵ ｔ ａ
常用电机控制及调速技术(第2版)项目5
３.直流伺服电动机的工作原理
直流伺服电动机的工作原理与一般直流电动机的工作原理完全相同,
他励直流电动机转子上的载流导体(即电枢绕组), 在定子磁场中受到
电磁转矩Ｍ 的作用, 使电动机转子旋转。
• ５.１.３.２ 直流伺服电动机的控制方式和控制特性
• １.直流伺服电动机的控制方式
为主磁通Φ 大小不变。
• 由式(５－１) 可知, 调节电动机的转速有三种方法:
• (１) 改变电枢电压Ｕｃ。 调速范围较大, 直流伺服电动机常用此方法
调速。
• (２) 改变磁通量Φ。 改变励磁回路的电阻Ｒｆ 以改变励磁电流Ｉｆ,
可以达到改变磁通量的目的; 调磁调速因其调速范围较小常常作为调
速的辅助方法, 而主要的调速方法是调压调速。
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任务５.１ 直流伺服电动机控制与调速
电路的安装及特性测试
• 直流伺服电动机的控制方式有两种: 一种称为电枢控制, 在电动机的
励磁绕组上加上恒压励磁, 将控制电压作用于电枢绕组上来进行控制;
一种称为磁场控制, 在电动机的电枢绕组上施加恒压, 将控制电压作用
于励磁绕组上来进行控制。
• 由于电枢控制的特性好、电枢控制中回路电感小、响应快,故在自动
系, 在不同控制电压作用下的机械特性如图５－７ 所示。 其机械特性
表达式为
• 电枢控制直流伺服电动机时, 电枢绕组为控制绕组, 式(５－３) 可写成
: 电枢控制直流伺服电动机的机械特性ｎ ＝ｆ(Ｔｅｍ) 和调节特性ｎ
＝ｆ(Ｕｃ)。
• 直流伺服电动机的机械特性的特点有:
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任务５.１ 直流伺服电动机控制与调速
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永磁无刷直流电动机的控制
控制器包括开关主电路、 驱动电路和控制电路。
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一、开关主电路
典型的开关主电路有整流电路、 滤波电路、缓冲电路和逆变电路 构成。
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一、开关主电路
逆变电路
整流 电路
滤 波 电 路
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缓 冲 电 路
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二、驱动电路
驱动电路将控制电路的输出信号进行功 率放大，并向各开关管送去能使其饱和 导通和可靠关断的驱动信号。 现在驱动电路一般制成专用集成电路。
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IR2130原理
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The IR2130/IR2132(J)(S) is a high voltage, high speed power MOSFET and IGBT driver with three independent high and low side referenced output channels. Proprietary HVIC technology enables ruggedized monolithic construction. Logic inputs are compatible with CMOS or LSTTL outputs, down to 2.5V logic. A ground-referenced operational amplifier provides analog feedback of bridge current via an external current sense resistor. A current trip function which terminates all six outputs is also derived from this resistor.An open drain FAULT signal indicates if an over-current or under voltage shutdown has occurred. The output drivers feature a high pulse current buffer stage designed for minimum driver cross-conduction. Propagation delays are matched to simplify use at high frequencies. The floating channels can be used to drive Nchannel power MOSFETs or IGBTs in the high side c o n f i g u r a t i o n w h i c h南华大学电气工程学院t e u p t o 6 0 0 v o l t46s . opera 2013-7-9
1 K Ce
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调节特性曲线如下图所示
U0
2raTem 2U CT
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3、工作特性
电枢电流与输出转矩的关系、电机效率 和输出转矩的关系如图所示。
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§5.2
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无位置传感器化技术的方法，主要可分为反电势
法、电感法、磁链法、旋转坐标系法、观测器法、
卡尔曼滤波器法等
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近年，有人提出了一种新的无位置传感器的无 刷电动机，它不是利用反电势来检测转子位置， 而是通过贴于转子表面的非磁性导电材料，利 用定子绕组高频开关工作时非磁性材料上的涡 流效应，使开路相电压的大小随转子位置而变 化，从而可通过检测开路相电压来判断转子位 置，这种无位置传感器的无刷电动机克服了一 般无位置无刷电动机的起动和低速运行问题， 但该方法需要特殊的电机，对电机的制造工艺 提出了很高的要求。
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四、BLDCM运行与特性分析
1.电枢反应
电机负载时,电枢磁场对主磁场的影响称 为电枢反应。
电枢反应与磁路的饱和程度、转向、电 枢绕组联接方式、导通顺序和磁状态角的 大小有关。
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2.电枢反应的特点
两相导通星形三相六状态的电枢反应形成 两相绕组的合成磁势如图所示。
控制器
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a. 电机本体——定子部分
星形三相三状态
星形三相六状态
电枢绕组连接方式
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封闭三相三状态
星形四相八状态
星形四相四状态
封闭四相四状态
电枢绕组连接方式
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位置传感器的存在，增加了无刷直流电动机的 重量和结构尺寸，不利于电机的小型化；旋转 时传感器难免有磨损，且不易维护；同时，传 感器的安装精度和灵敏度直接影响电机的运行 性能；另一方面，由于传输线太多，容易引入 干扰信号；由于是硬件采集信号，更降低了系 统的可靠性。为适应无刷电动机的进一步发展， 无位置传感器应运而生。
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说明：
整流电路由变压器TR1和整流桥BR1组成， 将交流电源转换为直流电源。 滤波电路由大电容C2实现，直流电源的低通滤 波，形成低内阻硬特性的直流电源，并与绕组 感性负载交换无功功率。 缓冲电路由R3、D7 、C3组成的RDC缓冲电路 可以减少开关管承受的尖峰电压，提高主电路 的可靠性，是开关管工作在安全区域。 逆变电路由功率开关管T1～T6等组成，是开关 主电路的核心。
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b. 控制器
无刷直流电动机通过控制驱动电路中的功率开关器 件，来控制电机的转速、转向、转矩以及保护电机， 包括过流、过压、过热等保护。 控制电路最初采用模拟电路，控制比较简单。如果 将电路数字化，许多硬件工作可以直接由软件完成， 可以减少硬件电路，提高其可靠性，同时可以提高控 制电路抗干扰的能力，因而控制电路由模拟电路发展 到数字电路。
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电流流通路径为：电源正极->V1管->A相绕 组->B相绕组->V6管->电源负极。 依次类推，当转子继续沿顺时钟每转过60度 电角度时，功率开关的导通逻辑为：V3V2>V3V4>V5V4->V5V6->V1V6->V2V1…… 图5-12(b)为转子转过60度时转子位置，则 转子磁场始终受到定子合成磁场的作用并沿顺 时针方向连续转动。
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目前，控制电路一般有专用集成电路、微处理器和
数字信号处理器等三种组成形式。
对电机控制要求不高的场合，由专业集成电路组成
控制电路是简单实用的方法；由于数字信号处理器运 算快，外围电路少，系统组成简单、可靠，使得无刷 直流电动机的组成大为简化，性能大大改进，有利于 电机的小型化和智能化，因而数字信号处理器是控制
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以二相导通星形三相六状态无刷直流电动机为 例来说明其工作原理。 当转子永磁体位于5-12(a)所示位置时，转子位 置传感器输出磁极位置信号，经过控制电路逻 辑变换后驱动逆变器，使功率开关管V1、V6导 通，及绕组A、B通电，A进B出，电枢绕组在 空间的合成磁势Fa，如图5-12(a)所示，此时定 转子磁场相互作用拖动转子顺时钟转动。
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六、BLDCM运行特性
1.机械特性
2ra U 2U n T (r / min) 2 em Ce CeCT
机械特性曲线如右图所示。
2.调节特性
2raTem U0 2U CT
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Te CT I a ( N.m)
CT 4p
i
W
为转矩常数
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4、转速
U 2U 2I a ra n (r / min) Ce
5、电势系数与转矩系数
2p W (V / min) 电势系数为： K e 15 i
转矩系数为： KT 4 p W ( N .m / A)
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一、基本结构
永磁无刷直流电动机的基本构成包括电 动机本体、控制器和转子位置传感器三 部分，如图5-1所示：
控制器 电动机本体 输出
直流电源
转子位置传感器
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转子位置传感器
电动机本体
直流电源通过开关 线路向电动机定子绕 组供电，电动机转子 位置由位置传感器检 测并提供信号去触发 开关线路中的功率开 关元件使之导通或截 止，从而控制电动机 的转动。
a. 电机本体——转子部分
磁钢
铁心
转轴 a
b
永磁转子结构形式
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无刷直流电动机的基本结构如上图。图中电动机结 构与永磁式同步电动机相似，转子是由永磁材料制成 一定极对数的永磁体，但不带鼠笼绕组或其它启动装 置，主要有两种结构型式，如下图 中的(a)和(b)所示 。第一种结构是转子铁心外表面粘贴瓦片形磁钢，称 为凸极式；第二种结构是磁钢插入转子铁心的沟槽中 ，称为内嵌式或隐极式。 初期永磁材料多采用铁氧体或铝镍钴，现在已逐步 采用高性能钐钴或钕铁硼。