1、“Impossible is nothing”直流直流电机电机 与与步进步进电机电机熊磊（组长）熊磊（组长）陆斌陆斌 赵建龙赵建龙 唐星唐星直流电机直流电机 定义：定义：输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机，它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。直流电机在数控机床、光缆线缆设备、机械加工、印制电路板设备、焊接切割、机车车辆、医疗设备、通讯设备、卫星地面接受系统等行业广泛应用。分类：分类：按结果主要分为直流电动机和直流发电机；按类型主要分为直流有刷电机和直流无刷电机；直流电机的励磁方式
2、是指对励磁绕组如何供电、产生励磁磁通势而建立主磁场的问题。按励磁方式主要分为他励直流电机、并励直流电机、串励直流电机和复励直流电机。由由设定值计数器设定值计数器、锯齿波发生锯齿波发生器器和和数字比较器数字比较器构成了构成了PWM信号信号的产生电路：的产生电路：n当当U/D=1时，输入时，输入CLK2，设定设定值计数器值计数器输出值增加，使得输出值增加，使得PWM的占空比增加，的占空比增加，电机加速电机加速。反正，。反正，U/D=0时，电机变慢。时，电机变慢。n在在锯齿波计数器锯齿波计数器的的CLK0的作用的作用下输出周期性线性增加的锯齿波。下输出周期性线性增加的锯齿波。n经过经过数字比较器数字
3、比较器时，当计数值小时，当计数值小于设定值时，则数字比较器输出于设定值时，则数字比较器输出低电平，反之，输出高电平，由低电平，反之，输出高电平，由此产生此产生PWM波形。波形。示例程序和实验指导课件位置：示例程序和实验指导课件位置：EDA_BOOK3_FOR_1C6chpt13EXPT13_4_MOTO工程：工程：step_a示例程序和实验指导课件位置：示例程序和实验指导课件位置：EDA_BOOK3_FOR_1C6chpt13EXPT13_4_MOTO工程：工程：step_a示例程序和实验指导课件位置：示例程序和实验指导课件位置：EDA_BOOK3_FOR_1C6chpt13EXPT13_4_
4、MOTO工程：工程：step_a直流电机结构直流电机结构 直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由主磁极、换向极、轴承和电刷等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器等组成。PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法。PWM可以应用在许多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变一
5、个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。在脉冲作用下，当电机通电时，速度增加；电机断电时，速度逐渐减少。只要按一定规律，改变通、断电的时间，即可让电机转速得到控制。设电机始终接通电源时，电机转速最大为Vmax，设占空比为D=tT，则电机的平均速度为Vd=VmaxD 式中，Vd 电机的平均速度；Vmax电机全通电时的速度(最大)；D=t1T占空比。当我们改变占空比D=t1T时，就可以得到不同的电机平均速度Vd，从而达到调速的目的。在一般应用中，可以将平均速度Vd与占空比D近似地看
6、成线性关系。步进电机步进电机 步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，在自动化仪表、自动控制、机器人、自动生产流水线等领域的应用相当广泛。它的用途是将电脉冲转化为角位移，通俗的说：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（步进角）。通过控制脉冲个数即可控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。常用的步进电机分三种：永磁式（PM）、反应式（VR）和混合式（HB）。永磁式一般为两相，转矩和体积较小，步进角为15 和7.5；反应式一般为三相，可以实现大转矩输出，步进角为1.5，但噪声和震动较大；混
7、合式是指混合了永磁式和反应式的优点，分为两相和五相，步进角分别为1.8 和0.72，应用最为广泛。4节拍分配器节拍分配器 细分控制的基本思想是以正弦波作为步进电机每相的输细分控制的基本思想是以正弦波作为步进电机每相的输入，每相间隔四分之一个周期，但是由于步进电机仅允许直入，每相间隔四分之一个周期，但是由于步进电机仅允许直流电输入，为达到该目的，教材上提出梯形电流作为每相的流电输入，为达到该目的，教材上提出梯形电流作为每相的控制电流。由于每相电流是一个数字量，并且只能在控制电流。由于每相电流是一个数字量，并且只能在0、1之间之间变换，不可能实现梯形电流。因此，在具体实验中，采用变换，不可能实现梯
8、形电流。因此，在具体实验中，采用PWM的方法模拟出梯形电流。的方法模拟出梯形电流。脉冲宽度调制脉冲宽度调制（PWM）是英文是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制。脉宽调制是利用微处理器的数字输的缩写，简称脉宽调制。脉宽调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。简而言之，简而言之，PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的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
9、波的占空比被调制用方法。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。来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有有(ON)，要么完全无，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通。电压或电流源是以一种通(ON)或断或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行进行编码。编码。PWM脉宽调制的基本原理及其应用实例示例程序和实验指导课件位置：示例程序和实验指导课件位置：EDA_BOOK3_FOR_1C6chpt13EXPT13_4_MOTO工程：工程：step_a
