180W大功率直流电机驱动器PWM调速开关控制电机接线方法及运用

绪论脉宽调制(PWM)控制技术，是利用半导体开关器件的导通和关断，把直流电压变成电压脉冲序列，并控制电压脉冲的宽度和脉冲序列的周期以达到变压变频目的的一种控制技术。

PWM控制技术广泛地应用于开关稳压电源，不间断电源(UPS)，以及交直流电动机传动等领。

本文阐述了PWM变频调速系统的基本原理和特点，并在此基础上给出了一种基于Mitel SA866DE三相PWM波形发生器和绝缘栅双极功率晶体管(IGBT)的变频调速设计方案。

直流电动机具有优良的调速特性,调速平滑、方便,调速范围广;过载能力大,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无级快速起动、制动和反转;能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动系统领域中得到了广泛的应用。

直流电动机的转速调节主要有三种方法：调节电枢供电的电压、减弱励磁磁通和改变电枢回路电阻。

针对三种调速方法，都有各自的特点，也存在一定的缺陷。

例如改变电枢回路电阻调速只能实现有级调速，减弱磁通虽然能够平滑调速，但这种方法的调速范围不大，一般都是配合变压调速使用。

所以，在直流调速系统中，都是以变压调速为主。

其中，在变压调速系统中，大体上又可分为可控整流式调速系统和直流PWM调速系统两种。

直流PWM调速系统与可控整流式调速系统相比有下列优点:由于PWM调速系统的开关频率较高,仅靠电枢电感的滤波作用就可获得平稳的直流电流,低速特性好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000左右;同样,由于开关频率高,快速响应特性好,动态抗干扰能力强,可以获得很宽的频带;开关器件只工作在开关状态,主电路损耗小,装置效率高;直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。

正因为直流PWM调速系统有以上的优点，并且随着电力电子器件开关性能的不断提高,直流脉宽调制( PWM) 技术得到了飞速的发展。

传统的模拟和数字电路PWM已被大规模集成电路所取代,这就使得数字调制技术成为可能。

调速电机的原理与接线
调速电机是一种可以根据需要调整转速的电机，其原理是通过改变电机的输入电压或电流来控制转速。

常用的调速电机有直流调速电机和交流调速电机。

直流调速电机的原理是利用电枢回路和励磁回路的电流来控制转速。

通过改变电枢回路中的电流大小，可以调整电机的转速。

常见的直流调速电机有直流有刷电机和直流无刷电机。

直流有刷电机的接线方式分为串联、并联和复合三种。

串联接线时，电枢回路与励磁回路串联，输入电压为电机的总电压；并联接线时，电枢回路与励磁回路并联，输入电流为电机的总电流；复合接线则是将串联和并联接线方式结合起来，用于需要较大的转速范围和较高的转矩要求。

直流无刷电机的接线方式一般是三相星型接线和三相三角形接线。

在三相星型接线方式下，每个相位之间都有一个中点，称为"中性点"，输入电压与负载之间共有三个导线；在三相三角形接线方式下，每个相位之间不需要中点，输入电压与负载之间共有三个导线。

交流调速电机的原理是利用交流电机的定子磁场和转子磁场之间的作用力来调整转速。

通过改变输入电压的频率、幅值或相位，可以调整电机的转速。

常见的交流调速电机有感应电动机和同步电动机。

感应电动机一般采用变压器调压调速或采用变频器调频调速的方式。

变压器调压调速是通过调整输入电压的大小来改变电机转速；变频器调频调速是通过改变输入电压的频率来改变电机转速。

同步电动机一般采用变频器调频调速的方式。

变频器可以改变输入电压的频率和相位，从而实现对电机转速的调整。

无论是直流调速电机还是交流调速电机，其接线方式可以根据实际需要进行调整，以满足不同的应用要求。

直流调速器就是调节直流电动机速度的设备，直流调速器由于直流电动机具有低转速大力矩的特点，是交流电动机无法取代的，因此调节直流电动机速度的设备——直流调速器具有广阔的应用天地。

直流调速器接线图1、不隔离型（仅指BL产品）a、外部电位器连接方式：使用一个2W/10K 电位器控制驱动器调速，按照下图进行接线。

安装方法：电位器的连接说明（BL产品）：注意1、驱动器所提供的5V输出电压，因电流较小（5mA），所以不能外接其它负载（如：数显表、指示灯等），否则造成驱动器的损坏。

2、为了减少不必要的电子信号干扰，应尽量缩短速度调节电位器的连线长度，当连线超过0.5m时，必须使用屏蔽线，屏蔽网单端接地。

b、外置VID连接方式：0-5V，0-10V，4-20mA 控制信号经过专用隔离器转换后连接到VID接口，每种控制应用只能使用一种控制信号进行控制。

订货时需要说明控制方式。

外置VID隔离器（另配）的连接使用请参考下图所示：注意外置VID接口线若过长，请务必使用屏蔽线，屏蔽网单端接地。

2、隔离型：（仅指AL产品）对于AL隔离型产品，使用0-5V，0-10V或4-20mA的外部标准信号控制连接方式见下图所示。

每种控制应用只能使用一种控制信号进行控制。

订货时需要说明控制方式。

注意1、标准信号输入务必使用屏蔽线，屏蔽网单端接地。

2、以上控制方式的连接，只能选用一种方式连接，不能同时连接几种方式。

3、所有控制信号的连线务必使用屏蔽线，屏蔽网单端接地。

使能控制：INHIBIT使能控制连接：该控制方式可通过一个“使能线路”来进行控制器输出的停止和开启控制如下图所示：也可以使用一个集电极开路（NPN）来代替开关进行控制。

当“使能控制端”两端闭合时，控制器内部电路会迅速（取ACCEL设定值）提升马达转速，直到MAX SPD设定值上。

当“使能控制端”两端断开时，控制器内部电路会快速降低马达转速，直到马达停止运转。

【注】当控制距离较长时，请采用转换传输（就近连接）方式，使能控制的连线务必使用屏蔽线，屏蔽网单端接地。

如何用串口(485)通讯控制方式控制电机正反转、正反转限位？电机作为各种机械的动力来源。

用途众多，应用广泛。

大至重型工业，小至小型玩具都有其踪迹。

在日常使用中需要对电机的正反转、正反转限位，可以说电机在广泛使应用于各大行业。

例如行车、木工用的电刨床、台钻、刻丝机、甩干机、车床等。

本文以直流电机驱动器驱动直流电机为例，讲述如何用串口(485)通讯控制方式控制直流电机正反转、正反转限位。

串口(485)通讯控制方式控制电机，广泛应用于玩具、小车、机器人等项目，通过串口预设正反转速度，可以灵活控制小车等电机正反转速度，用两个限位开关控制电机的正反转限位，控制方式简便、安全可靠，方便维护。

串口(485)通讯控制方式的接线方法如所示（如何配置为串口通讯控制方式见附件）。

其中，A 、B 为分别为RS485的两差分信号A 和B 。

A 接485主机的信号线A ，B 接485主机的信号线B 。

当使用串口(485)控制方式时，拨码开关第8位应拨到ON ，第1-7位为从机地址，从机地址译码表见附件的表2。

当启用了限位时，限位开关对485方式依然有效。

如果使用蓄电池给驱动器供电，建议在电源接口串联一只保险丝。

反转限位开关M电机电源9-24V 保险丝485主机485-B485-A图 1串口(485)通讯控制方式接线示意图附件：串口通讯控制方式下拨码开关各位功能定义如表1所示。

表1 串口通讯控制方式下拨码开关各位功能定义从机地址译码表如表2所示(即二进制方式)。

表2拨码开关1-7位对应的从机地址译码表此驱动器通过串口(485)通讯控制方式控制电机，广泛应用于玩具、小车、机器人等项目，通过串口控制正反转速度，可以灵活控制小车等电机正反转、正反转限位，控制方式简便、安全可靠，方便维护，操作方便。

下图为该款有刷直流电机驱动器正面：。

PWM直流电机调速器的应用及接线方式
PWM 直流电机调速器的应用及接线方式
脉宽调制的全称为Pulse WidthModulator、简称PWM、由于它的特殊性能、常被用于直流负载回路中、灯具调光或直流电动机调速、HW-1020 型调速器、就是利用脉宽调制（PWM）原理制作的马达调速器、PWM 调速器已经在：工业直流电机调速、工业传送带调速、灯光照明调解、计算机电源
散热、直流电扇等、得到广泛应用。

HW-A-1020 型（DC12v24v 电压通用型）调速器、工作原理：是通过改变输出方波的占空比使负载上的平均电流功率从0-100％变化、从而改变负载、灯光亮度/电机速度。

利用脉宽调制（PWM）方式、实现调光/调速、它
的优点是电源的能量功率、能得到充分利用、电路的效率高。

例如：当输出为50％的方波时，脉宽调制（PWM）电路输出能量功率也为50％，即几乎所有的能量都转换给负载。

而采用常见的电阻降压调速时，要使负载获得电源最大50％的功率，电源必须提供71％以上的输出功率，这其中21％消耗在电阻的压降及热耗上。

大布部分能量在电阻上被消耗掉了、剩下才是输出的能量、转换效率非常低。

此外HW-A-1020 型调速因其采用开关方式热耗几乎不存在、HW-A-。

6步PWM驱动直流无刷电机接线方法步骤1：准备PWM控制器和BLDC电机首先，我们需要准备一台PWM（脉宽调制）控制器和一台BLDC（无刷直流）电机。

PWM控制器是用来控制电机转速和方向的设备，而BLDC电机则是一种无刷直流电机，它具有高效率和低噪音的优点。

步骤2：了解PWM控制器的引脚功能下一步是了解PWM控制器的引脚功能。

通常，PWM控制器会有一组有序的引脚，包括电源引脚、PWM输入引脚和电机继电器输出引脚。

请参考PWM控制器的数据手册，以了解每个引脚的具体功能和注意事项。

步骤3：连接电源和地线首先，将PWM控制器的电源引脚连接到电源线，然后将地线连接到电机的地线。

确保连接正确，并使用绝缘套管进行包裹，以防止短路或其他电气危险。

步骤4：连接PWM输入引脚接下来，将PWM控制器的PWM输入引脚连接到外部控制器或控制信号源。

请确保正确地连接信号源，并将信号线的长短适当调整，以避免信号干扰或延迟。

步骤5：连接电机继电器输出引脚在完成PWM控制器的连接后，将电机继电器输出引脚连接到BLDC电机的相应引脚上。

电机继电器输出引脚可以通过连接线或插头连接到电机，但请确保连接牢固可靠，并使用电气胶带进行固定，以避免松动或脱落。

步骤6：进行出厂测试在所有连接完成后，进行出厂测试是必不可少的。

通过调整PWM控制器的输入信号和观察BLDC电机的转速和方向，确保一切正常。

如果发现任何异常情况，及时检查和修复连接或更换故障设备。

总结：以上是PWM驱动BLDC电机的六个步骤。

在进行实际连接之前，请确保仔细阅读和理解PWM控制器和BLDC电机的数据手册，并按照其要求正确连接。

此外，根据具体设备的不同，可能有额外的连接步骤或注意事项，请充分了解并遵守。

课程设计任务书目录摘要 (2)1 直流电机 (3)1.1 直流电机特性 (3)1.2 直流电机的原理 (3)1.3 直流电机的主要技术参数 (3)1.4 直流电机调速技术指标 (3)2 单片机的相关知识 (4)2.1 单片机简介 (4)2.2 单片机的特点 (4)2.3 AT89C51单片机介绍 (5)3 硬件电路设计 (6)3.1 PWM波形的程序实现 (6)3.2 直流电动机驱动 (7)3.3 续流电路设计 (8)4 软件设计 (9)4.1 主程序设计 (9)4.2 数码显数设计 (10)4.3 功能程序设计 (10)4.4 仿真图 (13)4.5 仿真结果分析 (15)5 学习心得体会 (15)参考文献 (16)摘要本文是对直流电机PWM调速器设计的研究，主要实现对电机的控制。

为实现系统的微机控制，在设计中，采用了AT89C51单片机作为整个控制系统的控制电路的核心部分，配以各种显示、驱动模块，实现对电动机转速参数的显示和测量；由命令输入模块、光电隔离模块及H型驱动模块组成。

采用带中断的独立式键盘作为命令的输入，单片机在过程控制下，不断给光电隔离电路发送PWM波形，H型驱动电路完成电机正反转控制.在设计中，采用PWM调速方式，通过改变PWM的占空比从而改变电动机的电枢电压，进而实现对电动机的调速。

设计的整个控制系统，在硬件结构上采用了大量的集成电路模块，大大简化了硬件电路，提高了系统的稳定性和可靠性，使整个系统的性能得到提高。

关键词：AT89C51单片机；PWM调速；正反转控制1 直流电机1.1 直流电动机特性直流电动机具有良好的线性调速特性，简单的控制性能，优异的动态特性。

目前仍然是大多数调速控制电动机的最优选择。

近年来随着计算机进入控制领域，以及PWM 控制方式成为主流。

应用单片机技术和脉宽调制技术对直流电动机进行调速控制，是各种智能化产品的首选方案。

如今，计算机软件和硬件技术的快速发展，在许多领域都有成熟的仿真软件在应用。

直流电机的工作原理，调速原理，常用接线方式，常见故障处理对于三项异步电机来说，现场使用非常多，大家对于其工作原理以及调速方式都相当熟悉，但是直流电机在现场也时有出现，今天小编就带大家熟悉一下直流电机的一些常见问题。

1、直流电机的物理模型直流电机的结构包括，固定部分有磁铁，这里称作主磁极；固定部分还有电刷。

转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组。

(其中2个小圆圈是为了方便表示该位置上的导体电势或电流的方向而设置的)直流电机的物理模型上图表示一台最简单的两极直流电机模型，它的定子上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在转子上装设电枢铁心。

定子与转子之间有一气隙。

在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。

换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。

换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。

在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。

2、直流电机的工作原理直流电机原理图对上一页所示的直流电机，如果去掉原动机，并给两个电刷加上直流电源，如上图（a）所示，则有直流电流从电刷 A 流入，经过线圈abcd，从电刷 B 流出，根据电磁力定律，载流导体ab和cd收到电磁力的作用，其方向可由左手定则判定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子逆时针转动。

如果转子转到如上图（b）所示的位置，电刷 A 和换向片2接触，电刷 B 和换向片1接触，直流电流从电刷 A 流入，在线圈中的流动方向是dcba，从电刷 B 流出。

此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定则判定，它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。

这就是直流电动机的工作原理。

外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是交流的，其产生的转矩的方向却是不变的。

实用中的直流电动机转子上的绕组也不是由一个线圈构成，同样是由多个线圈连接而成，以减少电动机电磁转矩的波动，绕组形式同发电机。