直流伺服电机驱动的特点，PWM直流调速驱动系统原理！

(1)直流伺服电机的特点及选型

直流伺服电机通过电刷和换向器产生整流，使磁场磁动势和电枢电流磁动势正交，产生转矩。它的电枢大部分是永磁体。

直流伺服电机具有响应速度快、精度高、频率高、控制性能好等优点。但由于使用电刷和换向器，使用寿命较低，需要定期维护。

20世纪60年代，研制了一种小型惯性直流伺服电机。其电枢无槽，其绕组直接与电枢铁心连接。具有转动惯量小、响应灵敏、动态特性好等特点。适用于高速、小负荷惯性场合。否则，需要根据其特定的惯性比设置精密齿轮副以匹配负载惯性，增加了成本。

直流印刷电枢电机是一种盘式伺服电机。电枢由导电板的切割形成，导体线圈的末端起换向器的作用。该空心高性能伺服电机主要用于工业机器人、小型数控机床和线切割机床。

宽调速直流伺服电机的结构特点是励磁容易调节，补偿绕组和换向杆易于布置，电机换相性能得到改善，成本低，在宽调速范围内可获得恒速特性。永磁宽调速直流伺服电机结构。有两个结构没有刹车a和刹车B。

电机定子(磁钢)1采用永磁材料(如铁氧体永磁)，矫顽力高，不易退磁，转子(电枢)2直径大，槽大，热容大。在结构上，将常用的凸极与隐极永磁电机的磁路相结合，提高了电机的气隙磁通密度。同时在电机末端安装高精度、低纹波转速发生器，并可安装光电编码器、旋转变压器和制动器，为速度回路提供更高的增量，可获得优异的低速刚度和动态性能。

L系列(低惯性系列)、M系列(中惯性系列)、H系列(大惯性系列直流伺服电机)，适用于日本发那科公司生产的工业机器人、数控机床、加工中心等。其中l系列适用于频繁启动和制动应用，M系列是在H系列的基础上开发的。其惯量小于H系列，适用于晶体管脉宽调制(PWM)驱动，提高了整个伺服系统的频响。H系列电动机为大惯量控制电机，输出功率大，由六相全波晶闸管整流驱动。表中的电机型号有

H标志(如30mh)表示电机装有热管冷却器。电机的有效尺寸与无热管冷却器的同型号相同，但额定转矩较大。

      根据负载情况选择宽调速直流伺服电机。电机轴上有两种负载，即负载转矩和负载惯性。选择电机时，必须正确计算负载，即必须确认电机满足以下条件:

1)在整个调速范围内，负载转矩应在电机连续额定转矩范围内;

2)工作负荷和过载时间应在规定范围内;

3)加速度应与期望的时间常数一致。

一般情况下，由于负载转矩起减速作用，所以在可能的情况下，加减速应选择相同的时间常数。

值得一提的是，惯性负载值对电机的灵敏度和快速运动时间有很大的影响。对于较大的惯性负载，当指令速度发生变化时，电机需要较长的时间才能达到指令速度。当负载惯性达到转子惯性的三倍时，将影响灵敏度。当负载惯性是转子惯性的三倍时，响应时间将大大缩短。当惯量远大于转子惯量时，伺服放大器不能在正常工作范围内调节，必须避免这种惯量负载。

(2)直流伺服电机及驱动

直流伺服电机由直流提供。为了调整电机的速度和方向，需要控制其直流电压的大小和方向。目前有两种驱动方式:晶体管脉宽驱动和晶闸管直流驱动。

的直流驱动模式主要晶闸管触发脉冲的相位移动调整触发延迟角(控制电压)控制的晶闸管触发装置,以改变整流电压的大小,使直流电机的电枢电压的变化易于平滑调速。由于晶闸管本身的工作原理和电源的特点，晶闸管采用交流(50Hz)过零方式关闭。因此，当整流电压较低时，它的输出是一个非常小的峰值的平均值(三相全波时每秒300)，导致电流不连续。PWM驱动系统具有高开关频率(通常高达2000 ~ 3000hz)，伺服机构响应的频率范围也很宽。与晶闸管相比，输出电流纹波很小，接近纯直流。

 

 

（3）PWM 直流调速驱动系统原理

 

       为使电动机实现双向调速，多采用下图所示桥式电路，其工作原理与线性放大桥式电路相似。电桥由四个大功率晶体管 VT1~VT4 组成。如果在 VT1 和 VT3 的基极上加以正脉冲的同时，在 VT2 和 VT4 的基极上加负脉冲，这时 VT1 和 VT4 导通，VT2 和 VT4 截止，电流沿 +90V→c→VT1→d→M→b→VT3→a→0V 的路径流通。设此时电动机的转向为正向。反之，如果在晶体管 VT1 和 VT3 的基极上加负脉冲，在 VT2 和 VT4 的基极上加正脉冲，则 VT2 和

 

 

 

       VT4 导通，VT1 和 VT3 截止，电流沿+90V→c→VT2→b→M→d→VT4→a→0V 的路径流通，电流的方向与前一情况相反，电动机反向旋转。显然，如果改变加到 VT1 和 VT3、VT2 和 VT4 这两组管子基极上控制脉冲的正负和导通率，就可以改变电动机的转向和转速。