力矩电机脉宽调制控制系统设计

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1、学兔兔www.xuetutu.com《自动化与仪器仪表}2014年5期(总第175期)力矩电机脉宽调制控制系统设计田洪清，周江涛，李彦章(海军后勤技术装备研究所北京，100000)摘要：针对伺服系统中力矩电机控制的问题，设计了基于脉宽调制方法的力矩电机控制电路，分析了脉宽调制电路的基本原理，并详细给出了脉宽调制电路的各个组成部分，重点介绍了双门限迟滞比较电路的原理和设计要点，按脉宽调制方法设计的力矩电机控制器经试验具有响应速度快，接口性能好的特点，完全能够满足设计要求。关键词：力矩电机；脉宽调制；电机控制；功率驱动A

2、bstract：AtorquemotorcontrolsystemonbasisofPulse．Width．Modulationisdesignedaccordingtotherequirementofmotorcontrolinaservosystem．AanalysisofPWMcircussystemisprocessed，andmaincom-ponentsofthePWMcircussystemareproposedindetail．Thetheoryandmainpointofadoublethresho

3、ldde—laycomparisoncircushasbeenintroducedasakeypartofthesystem．Afteranexperimentofthecircus，ithasbeenprovedthatthePWMdesignofthetorquemotorcontrolhastheadvantagesofinstantreactionandflexi—bleinterface．Ithasbeenwidelyusedinservosystem，andcanfulfillthefunctionwhi

4、chithadbeenexpected．Keywords：Torquemotor；Pulsewidthmodulation；Motorcontrol；Powerdrive中图分类号：TP273文献标识码：B文章编号：1001—9227(2014)05—0091—040引言(4)脉宽调制控制场效应管的输出是一串宽度电机控制系统设计中，经常采用数字处理器控可调的矩形脉冲，除包含有用的控制信号，即直流制电机来实现伺服控制。小型直流力矩电动具有转分量外，还包含一个频率与放大器切换频率相同的动惯量小、响应速度快、转速低、控制精

5、度高、可高频分量。在高频分量的作用下，力矩电机处于微堵转的性能，在机电伺服控制系统中常常被使用。振状态，有利于克服执行轴上的静摩擦，改善系统而由于处理器D／A转换器输出电压较小，功率很的静态精度和低速运行性能；低，不具备直接驱动电机和负载的能力，因此必须(5)脉宽调制控制电路还具有结构简单、体积设计专用的功率放大器。它的输出特性将影响伺服小、成本低的特点。系统的性能。功率放大器应提供足够的电功率，具有相当宽的频带和尽可能高的效率。采用场效应管2基本原理来构成的H型双级性功率放大器是一种普遍适用的通过脉宽调制方法来控制

6、电动机电枢电压方法方法。PWM晶体管放大器在现代高性能伺服系统中的基本工作原理如图1所示，微型数字处理器输出的应用较为普遍，同其它类型的驱动放大器比较具的数字信号经D／A变换转换为输出模拟电压信号有以下优点：后，与相应的三角波输出相叠加，产生一个带有偏(1)脉宽调制控制电路中，放大器工作在开、置的三角波信号，再经过双门限迟滞比较器电路，关状态，非饱和即截止，功率损耗低，效率高；将其变换为载有D／A控制信号的脉宽调制波。经过(2)同晶闸管直流调速方式相比，场效应管放光电隔离电路后用于驱动力矩电机。大器线性度好、不需要中

7、频电源供电。(3)切换频率可达20kHZ以上，频带较宽，能够适应伺服系统的控制要求；l三角最电摩l收稿日期：2014—02—21图1PWM式电机控制原理图91学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com