第三講智能車電機驅動控制設計一智能車驅動要求：直流電動機是智能車前進的動力直流電機由7.2V蓄電池供電3.前進速度要求可以控制，加速，減速▲彎道時減速▲直道時加速通過因此電機需要調壓控制4.到達終點線時，在3米內停止控制方案：a終點線時切斷電源，自由停車

b能耗制動

c反接制動二直流電機調速直流電機原理直流電壓平衡方程

Ud=RaId–E反電動勢

E=Ken

直流電動機調速方程三直流電機調速電路小功率直流調速采用直流PWM斬波控制半橋式斬波電路電動機只能單方向電動運行，能耗制動全橋式斬波電路電機能正反運行（智能車只要單向）

反接制動——制動速度快，電流大，制動時間長，電機會反轉。1.半橋式斬波電路T1,T2－功率場效應管

T1（n型）,T2（p型）D1,D2－二極管M－電動機經過T1的通斷（PWM控制），調節(jié)電壓Ud改變電壓Ud,電機轉速改變－調壓調速半橋式調壓電路工況a：T1導通電源E經T1給電機供電工況b：T1關斷電感L經D2續(xù)流調節(jié)脈沖寬可調Ud半橋式電路制動過程工況c：T2導通T1關斷電機反電勢Em經T2，產生電流，轉速n下降－能耗制動。工況d：T2關斷T1關斷電感L反電勢EL使D1導通，電感儲能向電源E充電半橋式電路特點

1.電路簡單，用元件少

2.能耗制動，不會產生反轉，停車準確

3.T1在PWM驅動時，T2不給脈沖，

T2在PWM驅動時，T1不給脈沖。

防止了T1,T2同時導通

2.全橋式（H型）斬波電路雙極式斬波控制

單極式斬波控制

受限單極式斬波控制占空比（1）雙極式斬波控制T1、T3和T2、T4成對作PWM控制

模式1：T1、T3同時驅動導通（T2和T4關斷），電流id1自E+→T1→R→L→EM→T3→E-,L電流上升。

模式2：T1、T3關斷，T2、T4驅動，因為電感電流不能立即為0，電流id2的通路是E－→D4→R→L→EM→D2→E+,L電流下降。因為電感經D2、D4續(xù)流，短接T2和T4不能導通。

AB間電壓Ud占空比在Ton＝T時，α＝1；在Ton＝0時,α＝－1，占空比的調節(jié)范圍為－1≤α≤1。在0<α≤1時，Ud>0,

電動機正轉在－1≤α<0時，Ud<0,

電動機反轉模式3：－1≤α<0,

Ud<0,即AB間電壓反向T2、T4被驅動導通電流id3的流向：E+→T2→EM→L→R→T4→E-,L電流反向上升，電動機反轉。模式4：在電動機反轉狀態(tài)，T2、T4關斷

L電流經D1和D3續(xù)流，id4的流向：E→D3→EM→L→R→D2→E+,

L電流反向下降。正轉α從1→－1逐步變化，電動機電流id從正變到負在變化過程中電流始終連續(xù)。即使在α＝0時，Ud＝0，電動機不是完全靜止不動，是在正反電流作用下微振。

反轉停止（2）單極式斬波控制

T1、T4工作在互反的PWM狀態(tài)（調壓）以T2、T3控制電動機的轉向正轉時：T3門極給正信號（恒通），T2門極給負信號（恒關斷）反轉時：T2恒通，T3恒關斷，減小T2、T3開關損耗和直通可能。

正轉T1導通時狀態(tài)與雙極式圖4.11的模式1相同，

反轉T4導通時的工作狀態(tài)和模式3相同。

不同在T1或T4關斷時，電感L的續(xù)流回路模式2和模式4。模式2－1

正轉T1關斷時，因為T3恒通，電感L經EM→T3→D4形成回路，電感能量消耗在電阻R上，ud=uAB=0。模式2－2在D4續(xù)流時，盡管T4被驅動，但是有導通的D4短接，T4不會導通。但是電感續(xù)流結束后（負載較小情況），D4截止，T4導通，電動機反電動勢EM將通過T4和D3形成回路（圖4.13b），電流反向，電動機處于能耗制動階段，。模式2－1模式2－2模式2－3T4關斷時，電感L將經D1→E→D3放電（圖4.13c），電動機處于回饋制動狀態(tài)，

ud=uAB=E。電動機反轉時的情況與正轉相似，模式4有類似的變化。

Ton，在正轉時是T1的導通時間，在反轉時是T4的導通時間，Ud：正轉時為“＋”，反轉時應為“－”。

（3）受限單極式斬波控制正轉:T1受PWM控制,T3恒通；

T4、T2恒關斷反轉:

T4受PWM控制,

T2恒通。T1、T3恒關斷

無論正轉或反轉，都只有一只開關管處于PWM方式（T1或T4），減小了開關損耗和橋臂直通可能。電流較?。ㄝp載）時，沒有反電動勢EM經過T4的通路，因此id將斷續(xù)，在斷續(xù)區(qū)間ud=EM，平均電壓Ud較電流連續(xù)時要抬高，即電動機輕載時轉速提高，機械特性變軟（圖4.3）。全橋式（H型）斬波電路特點1.雙極式控制，兩兩對稱導通，有直通現象，開關損耗大2.單極式控制，T1,T4互補導通，T3正轉時導通,T2反正轉時導通，開關損耗減小。T1,T4可能直通3.受限單極式控制，無論正轉或反轉，都只有一只開關管處于PWM方式（T1或T4），減小了開關損耗和橋臂直通可能全橋式電路是正反轉控制電路，對智能車不需要反轉，但可以利用它進行反接制動，制動快，但制動時間長可能反轉。建議采用受限單極式控制，損耗小，沒有直通現象，工作可靠。四斬波電路的驅動控制

PWM的驅動信號采用鋸齒波或三角波與脈寬控制信號Uct比較產生。單極性調制：載波（鋸齒波）沒有負值，是單極性的。雙極性調制：鋸齒波有正負值，控制信號Uct可以是正負直流。

集成模塊，如SG1524/1527,TL494,MC34060,可編程UC1840等

五半橋式電路設計半橋式PWM主電路半橋式PWM主電路半橋式PWM主電路IRF4905電力場效應管

P-溝道2開關器件主要參數

VDSS-55V漏－源電壓IDSS-25A漏－源電流IGSS

±100nA柵極電流IRF4905測試電路

IRF3205L電力場效應管

N-溝道主要參