簡析60w直流電機驅動電路的結構設計

? ? 直流電機的結構應由定子和轉子兩大部分組成。直流電機運行時靜止不動的部分稱為定子，定子的主要作用是產生磁場，由機座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運行時轉動的部分稱為轉子，其主要作用是產生電磁轉矩和感應電動勢，是直流電機進行能量轉換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風扇等組成。

? ? 驅動電路的性能很大程度上影響整個系統的工作性能。有許多問題需要慎重設計，例如，導通延時、泵升保護、過壓過流保護、開關頻率、附加電感的選擇等。

開關頻率和主回路附加電感的選擇：

　　力矩波動也即電流波動，由系統設計給定的力矩波動指標為ΔI/IN，對有刷直流電動機而言，通常在(5~10)%左右。為了便于分析可認為?

(1)ΔI/IN=ΔI/(Us/Rd)??

　　式中Rd為電樞回路總電阻。代入前面各種驅動控制方式的ΔI表達式中，消去Us，可求出：?

　　對于單極性控制?

(2)Ld/Rd≥5T~2.5T(可逆或不可逆)?

　　對于雙極性控制?

(3)Ld/Rd≥10T~5T??

　　式中T為功率開關的開關周期。?

　　對于有刷直流電動機，電磁時間常數Ld/Rd一般在10ms至幾十毫秒。若采用GTR，開關頻率可取2KHz左右，T=0.5ms。若采用IGBT，開關頻率可取18KHz以上，所以上式均能滿足。若采用GTO或可控硅功率器件，由于工作頻率只有100Hz左右，此時應考慮在主回路附加電抗器，且

(4)Ld=Lf+La?

?　　對不可逆系統還應進一步檢查臨界電流，IaL=UsT/8Ld≤Ia0應小于電機空載電流，防止空載失控。?

　　對于低慣量電機、力矩電動機，由于電磁時間常數很小(幾個毫秒或更小)，此時應考慮采用開關頻率高的IGBT功率開關器件

功率驅動電路的選擇?

　　小功率驅動電路可以采用如圖1所示的H橋開關電路。UA和UB是互補的雙極性或單極性驅動信號，TTL電平。開關晶體管的耐壓應大于1.5倍Us以上。由于大功率PNP晶體管價格高，難實現，所以這個電路只在小功率電機驅動中使用。當四個功率開關全用NPN晶體管時，需要解決兩個上橋臂晶體管(BG1和BG3)的基極電平偏移問題。圖2中H橋開關電路利用兩個晶體管實現了上橋臂晶體管的電平偏移。但電阻R上的損耗較大，所以也只能在小功率電機驅動中使用。?

　　當驅動功率比較大時，一般橋臂電壓也比較高，例如直接取工頻電壓，單相220V，或三相380V。為了安全和可靠，希望驅動回路(主回路)與控制回路絕緣。此時，主回路必須采用浮地前置驅動。浮地前置驅動電路都是互相獨立的，并由獨立的電源供電。由于前置驅動電路中采用了光電耦合，使控制信號分別與各自的前置驅動電路電氣絕緣，于是使控制信號對主回路浮地(或不共地)。