直流pwm伺服系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用(編輯修改稿)
2024-07-16 04:31 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 SFET、IGBT等)的發(fā)展，以及脈寬調(diào)制(PWM)直流調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，直流電機(jī)得到廣泛應(yīng)用。伺服調(diào)速電路通常采用速度、電流串級雙閉環(huán)調(diào)速原理實現(xiàn)；為適應(yīng)小型直流電機(jī)的使用需求，各半導(dǎo)體廠商推出了直流電機(jī)控制專用集成電路，構(gòu)成基于微處理器控制的直流電機(jī)伺服系統(tǒng)。但是，用集成電路構(gòu)成的直流電機(jī)驅(qū)動器的輸出功率有限，不適合大功率直流電機(jī)驅(qū)動需求。因此脈寬調(diào)制(PWM)直流調(diào)速技術(shù)，實現(xiàn)大功率直流電機(jī)驅(qū)動控制。該驅(qū)動電路能夠滿足各種類型直流電機(jī)需求，并具有快速、精確、高效、低功耗等特點，可直接與微處理器接口，可應(yīng)用PWM技術(shù)實現(xiàn)直流電機(jī)調(diào)速控制。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種PWM技術(shù)。PWM直流伺服系統(tǒng)總體原理框圖三、直流電機(jī)PWM調(diào)速控制原理直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速n=(UIR)/Kφ其中U為電樞端電壓，I為電樞電流，R為電樞電路總電阻,φ為每極磁通量，K為電動機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)。直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制可分為勵磁控制法與電樞電壓控制法。勵磁控制法是控制磁通，其控制功率小，低速時受到磁飽和限制，高速時受到換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制，而且由于勵磁線圈電感較大動態(tài)響應(yīng)較差，所以這種控制方法用得很少。大多數(shù)應(yīng)用場合都使用電樞電壓控制法。隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，改變電樞電壓可通過多種途徑實現(xiàn)，其中PWM(脈寬調(diào)制)便是常用的改變電樞電壓的一種調(diào)速方法。PWM調(diào)速控制的基本原理是按一個固定頻率來接通和斷開電源，并根據(jù)需要改變一個周期內(nèi)接通和斷開的時間比(占空比)來改變直流電機(jī)電樞上電壓的占空比，從而改變平均電壓，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。在脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)電機(jī)通電時其速度增加，電機(jī)斷電時其速度減低。只要按照一定的規(guī)律改變通、斷電的時間，即可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。而且采用PWM技術(shù)構(gòu)成的無級調(diào)速系統(tǒng)．啟停時對直流系統(tǒng)無沖擊，并且具有啟動功耗小、運(yùn)行穩(wěn)定的特點。電機(jī)始終接通電源時，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大為Vmax，且設(shè)占空比為D=t／T，則電機(jī)的平均速度Vd為：Vd=，當(dāng)改變占空比D=t／T時，就可以得到不同的電機(jī)平均速度Vd，從而達(dá)到調(diào)速的目的。嚴(yán)格地講，平均速度與占空比D并不是嚴(yán)格的線性關(guān)系，在一般的應(yīng)用中，可將其近似地看成線性關(guān)系。 在直流電機(jī)驅(qū)動控制電路中，PWM信號由外部控制電路提供，并經(jīng)高速光電隔離電路、電機(jī)驅(qū)動邏輯與放大電路后，驅(qū)動H橋下臂MOSFET的開關(guān)來改變直流電機(jī)電樞上平均電壓，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)直流電機(jī)PWM調(diào)速。PWM控制電路基本原理 為了實現(xiàn)直流伺服系統(tǒng)的H型單極模式同頻PWM可逆控制，一般需要產(chǎn)生四路驅(qū)動信號來實現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)切換控制。當(dāng)PWM控制電路工作時，其中H橋一側(cè)的兩路驅(qū)動信號的占空比相同但相位相反，同時隨控制信號改變并具有互鎖功能；而另一側(cè)上臂為低電平，下臂為高電平。另外，為防止橋路同側(cè)對管的導(dǎo)通，還應(yīng)當(dāng)配有延時電路。設(shè)計的整體模塊見圖1所示。其中，d[7:0]矢量用于為微機(jī)提供調(diào)節(jié)占空比的控制信號，cs為微機(jī)提供控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制信號，clk為本地晶振頻率，qout[3:0]矢量為四路信號輸出。其內(nèi)部原理圖如圖2所示。該設(shè)計可得到脈沖周期固定（用軟件設(shè)置分頻器I9可改變PWM開關(guān)頻率，但一旦設(shè)置完畢，則其脈沖周期將固定）、占空比決定于控制信號、分辨力為1／256的PWM信號。I8模塊為脈寬鎖存器，可實現(xiàn)對來自微機(jī)的控制信號d[7：0]的鎖存,d[7：0]的向量值用于決定PWM信號的占空比。clk本地晶振在
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1