模式介绍

(1)双极模式,即电枢电压极性是正负交替的

优点:能正反转运行,启动快,调速精度高,动态性能好,调速静差小,调速范围大,能加速,减速,刹车,倒转,能在负载超过设定速度时,提供反向力矩,能克服电机轴承的静态摩擦力,产生非常低的转速。

缺点:控制电路复杂,对电路设计有很高的要求

解决思路:现有很多H桥驱动芯片可以应用,减少开发者的负担

(2)单极模式,即电机电枢驱动电压极性是单一的

优点:启动快,能加速,刹车,能耗制动,能量反馈,调速性能不如双极模式好,但是相差不多,电机特性也比较好。如果接成H桥模式,也能实现反转。

在负载超速时也能提供反向力矩。

缺点:刹车时,不能减速到0,速度接近0速度时没有制动力。不能突然倒转。动态性能不好,调速静差稍大。

(3)受限单极模式,即除了单极调制外,能耗制动通路受到了限制。

优点:控制电路简单,如果接成H桥模式,也能正反转。

缺点:不能刹车,不能能耗制动,在负载超过设定速度时不能提供反向力矩。

调速静差大,调速性能很差,稳定性也不好。

s首先,这里的PWM和PWM 都是已经经过处理后,能直接驱动功率管的信号,而不是单片机输出的PWM信号,至于MOS管的驱动方法,这里不讨论。

注意点:

(1)  PWM 信号是和PWM信号互补的,逻辑上互补,而不是电平的互补。

(2)  还有默认这两个信号已经经过了死区控制,不会产生同时导通的问题。

(3)  除了第一个图外,功率管上必须并联续流二极管,要么是MOS管里自带的,要么就是BJT再并联的,或者MOS管并联肖特基。

其实我们大家平时控制电机用的都是如图1所示的那种样子,

(4) 这种模式叫受限单极调制,只有加速和调速功能,是没有刹车功能的,电机速度下降靠负载摩擦,也没有负力矩。

比如说,设定速度是50%,但是电机因为外力速度达到了60%了,电机也不会减速,只有电机速度超过100%时,电机产生的反电动势超过了电源电压,才会产生反向力矩,那个另当别论。

像以前的有刷电动自行车采用的就是这种控制方法,只能加速,不能减速,速度控制也不精确,但是足够满足要求了。

其次,我们想要电机实现正反转,也只不过是用到了图2和图4的样子,

这个虽然是接成了H桥的样子,但是实际上还是受限单极调制,把图2的Q4拿掉,Q1变成一个二极管,电路就又变成了图1的样子。其他的图都同理。

单极调制和双极调制

刹车可行性分析:

如果想得到有刹车的功能,就必须使用一个与PWM信号互补的PWM信号。这个信号在PWM关断期间,为电机提供一个续流通道,

相当于开关电源的同步续流吧,也有称之为同步整流。按道理,那个二极管也能提供续流通道如图6中的Q1,但是用MOS管作为续流通道有2个好处,

第一,导通压降低,比二极管发热更少,效率更高,

第二,二极管上不能产生反向电流,而MOS管可以通过反向电流

其实二极管的反向电流对于MOS管来讲是正向电流,

电机反电动势在PWM关断时间的伏秒数 大于 电源电压在PWM开通时间加在电机上的伏秒数,小于,那么电机会产生反向电流,使电机产生反向力矩,

因为直流永磁电机的力矩是正比例于电流的,反向电流就会产生反向力矩。视这个电流的大小,电机就能减速或者刹车了。而且电机上的这个反向电流还会在PWM开通时间回馈到电源中去,做到了能量回馈。如果电源是二次电池,那么这是有好处的,如果不是电池的话,会使母线电压升高,要做一些能量消耗的措施。

(1) 缓减速:  说白了,就是你的PWM占空比就能控制电机的转速,电机的转速会跟随的你PWM占空比变化,你的占空比加大,电机就会加速,你的占空比减小,电机就会减速

  (2) 中减速:  但是如果你的占空比突然减到0,就相当于把电机短路了,这是急刹车,会不会损坏要看电机的内阻,功率,惯性,还要看功率管的过载能力。当然还考验电机的机械强度,因为这种刹车从表面上看,就好像直接用硬物把电机卡住的效果差不多,发出的声响也是十分巨大的金属声。

(3) 暴力速:把电机切换到反向运行状态,但是这种方法是有很大的隐患的,往往会造成器件损坏。

不过话又说回来了,那种受限单极PWM调制方法,只能使用这1种刹车或减速模式,既没有好的效果,又容易损伤器件。

 所以如果需要电机带刹车的话,尽量使用单极调制或双极调制,不要使用受限单极调制模式。

一般电动轮椅的电机都是采用这种模式控制的。

双极模式

双极模式,只有H桥一种接法,而且4只管子同时工作。如图11

控制:当PWM占空比为50%时,电机保持静止状态,当PWM占空比大于50%时,电机正转,当PWM占空比小于50%时,电机反转。

其实当占空比为50%时,电机并不是静止的,而是在原地抖动,电机通电但是未线圈未实现极性反转。因为电机上的电流也是一个交流的,这个抖动能有效克服电机的静摩擦,使电机能快速启动,迅速反应,适用与需要动态性能好的场合。

当然了,单极和双极调制也可以把4只管子都关断,使电机自由减速,而不是靠方向力矩来进行减速。

来自 <https://blog.csdn.net/gtkknd/article/details/77714859>

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