直流电动机的应用技巧PDF电子书下载

第1章 直流电动机基础知识 1

1.1 电动机的类型与分类 1

1.1.1 电动机的大小与输出功率的关系 1

1.1.2 电动机的输入功率 1

1.1.3 电动机输出功率的表达式 3

1.1.4 电动机输出功率与效率关系的表达式 3

1.1.5 直流电动机的结构 4

1.1.6 有关电动机的名词术语 5

1.2 电动机的运行特性 7

1.2.1 转矩－转速特性 7

1.2.2 电动机的电流波形 9

1.3 电动机的转速调节 11

1.3.1 电枢回路串电阻调速 11

1.3.2 用串联二极管来调速 12

1.3.3 利用三极管的电流放大作用来调速 13

1.3.4 使用运算放大器时的电动机调速 15

1.4 电动机控制基础知识 16

1.4.1 电动机的发电机运行 16

1.4.2 反电动势观测 17

1.4.3 电动机的基本特性 19

1.4.4 转速与转矩及电流的关系 20

1.4.5 电动机电流和转速的计算 20

1.5 实现电动机正、反转运行的方法 21

第2章 转速控制方法 25

2.1 如何使直流电动机的转速稳定 25

2.1.1 电动机内部压降补偿法 26

2.1.2 伺服控制技术的应用 26

2.2 电动机转速的检测方法 27

2.2.1 测定电动机电流的脉动来检测转速 27

2.2.2 利用电动机的反电动势来检测转速 28

2.2.3 利用直流测速发电机来检测转速 29

2.2.4 利用交流测速发电机或频率发电机来检测转速 29

2.2.5 使用光电式转速传感器来检测转速 30

2.3 电动机的转矩 33

2.4 用转矩仪测试电动机的特性 34

2.5 常用电动机特性的测试 35

第3章 利用电动机自身特性的转速检测与控制 37

3.1 基于桥式伺服控制（电子调速器）的转速稳定性控制 37

3.1.1 桥式电路的转速检测原理 37

3.1.2 桥式伺服控制电路原理 38

3.1.3 桥式伺服控制电路实例 39

3.1.4 晶体管桥式伺服控制电路 40

3.1.5 晶体管桥式伺服控制实用电路的实验 41

3.2 基于比例电流控制的转速稳定性控制 45

3.2.1 比例电流控制的基本原理 45

3.2.2 实现比例电流控制的电路 46

3.2.3 使用IC芯片的比例电流控制电路设计 47

3.2.4 电动机的选择是比例电流控制法的关键 50

3.2.5 温度对电动机常数的影响 51

【专栏】明智的电动机选择方法——为了改善控制性能，宜选用机械时间常数小的电动机 52

第4章 采用伺服控制技术的正规转速控制 55

4.1 实现转速稳定性控制的直流伺服控制 55

4.1.1 采用直流伺服控制来实现转速稳定的方法 55

4.1.2 基于晶体管的简单控制电路 56

4.1.3 基于晶体管的实用DC伺服控制电路 57

4.1.4 基于运算放大器的直流伺服控制电路 58

4.2.1 FG伺服控制的基本构成 59

4.2 比直流伺服控制更进一步的F-V伺服控制 59

4.2.2 F-V转换器的构成 60

4.2.3 实用F-V伺服控制电路的构成 61

4.2.4 F-V伺服控制电路的实用设计举例 62

4.3 使用F-V伺服控制专用IC芯片的电动机控制电路 64

4.4 使用F-V控制专用IC芯片的恒速控制电路 67

4.5 在调试实验中学习F-V控制电路 71

4.5.1 有关参数的调整 72

4.5.2 主要环节的信号波形 72

5.1 数字伺服控制简介 75

5.1.1 数字控制与模拟控制 75

第5章 具有高稳定性的数字控制方法 75

5.1.2 数字控制方法 76

5.2 用数字方式进行比较控制的PLL控制 77

5.2.1 普通PLL与电动机控制用PLL的区别 78

5.2.2 PLL控制系统的构成方法 79

5.2.3 PLL控制与FG伺服控制的组合控制 80

5.2.4 采用石英晶体振荡器的PLL控制 81

5.3 PLL控制理论简述 82

5.4 电动机控制电路设计举例 84

5.4.1 PLL控制电动机的实验 84

5.4.2 PLL控制时的同步范围 88

5.4.3 F伺服控制和P伺服控制的D/A转换器 89

5.4.4 电动机转速决定于晶体振荡频率 90

5.4.5 PLL控制电路各主要环节的信号波形 91

5.4.6 用于电动机控制的一体化型PLL IC 93

第6章 伺服控制系统灵敏度及稳定度的提高技术 97

6.1 伺服控制系统增益的确定 98

6.1.1 电动机基本特性的确认 98

6.1.2 为抑制负载变化率而需要的系统增益 99

6.1.3 系统增益是负载变化率的倒数 100

6.2 伺服控制系统动态特性的改善 101

6.2.1 电动机本身的响应特性 102

6.2.3 二阶延迟系统的控制特性 103

6.2.2 二阶延迟的伺服控制系统 103

6.2.4 伺服控制系统的相位补偿 105

6.2.5 相位超前电路的构成方法 106

6.3 相位补偿特性的实验认定 106

6.3.1 无相位补偿时 107

6.3.2 施加合适的相位补偿时 108

6.3.3 相位补偿不合适时 108

6.4 实际伺服系统的相位补偿 109

6.4.1 发生扰动时的频率特性 109

6.4.2 FG伺服控制的相位补偿实例 110

6.4.3 相位的滞后－超前补偿 111

6.4.4 动态响应特性研究的阶跃响应法 113

6.4.5 伺服控制系统的波特图 114

6.5 直流电动机的特性分析与传递函数 115

6.5.1 直流电动机的特性分析 115

6.5.2 电动机的传递函数 116

6.5.3 求KM和ωM的方法 117

第7章 基于PWM控制的电动机节能驱动方法 119

7.1 对PWM控制的介绍 119

7.1.1 直流电动机的脉冲驱动 120

7.1.2 直流电动机的高频脉冲列驱动 121

7.1.3 电动机开关控制的优点 122

7.1.4 通过改变占空比来控制电动机的转速 123

7.2 使用通用IC芯片构成的PWM电路 124

7.3 PWM控制提高了电动机运行效率 125

7.3.1 线性控制时的功率消耗 126

7.3.2 PWM控制时的功率消耗 127

7.3.3 PWM控制的实际节能效果 128

【专栏】电动机的输出功率和效率 128

7.4 使用专用IC芯片的PWM控制电路设计 129

第8章 电动机的正、反转控制及其在位置控制中的应用 133

8.1 电动机正、反转控制技术 133

8.1.1 双电源的正反转控制基本电路 133

8.1.2 单电源的正反转控制电路 134

8.1.3 采用专用IC芯片的正、反转控制 135

8.2 电动机的轴位置检测技术 137

8.3 位置控制的实现 139

【专栏】适用于位置控制的电动机 140

8.4 位置伺服控制理论概要 142

8.5 各种正、反转控制电路 144

8.5.1 使用运算放大器和功率三极管的正、反转控制电路 144

8.5.2 使用电动机正、反转控制专用IC的驱动电路 145

8.5.3 使用厚膜混合IC的正反转控制电路 146

【专栏】Cool MOS FET 148

9.1.2 典型的基于微型计算机的电动机转速控制 151

9.1.1 最简单的ON/OFF控制 151

9.1 怎样使用微型计算机 151

第9章 基于微型计算机的电动机控制基础知识 151

9.1.3 基于微型计算机的位置控制 152

9.2 微型计算机与电动机的接口电路 153

9.2.1 I/O接口电路的准备 154

9.2.2 电动机的ON/OFF控制 154

9.2.3 基于D/A转换器的电动机驱动 157

9.2.4 微型计算机与FG及光电编码器的接口电路 160

9.2.5 绝对位置检测用绝对编码器 161

9.3 适用于微型计算机的位置检测传感器 161

9.4 位置编码器与微型计算机的接口电路 164

10.1 电动机控制常用的KL5C8012型微型计算机 167

第10章 直流电动机的计算机控制系统 167

10.2 直流电动机的脉冲电压驱动 170

10.2.1 电动机控制系统的构成 170

10.2.2 脉冲驱动方法 171

10.2.3 使用软件控制时的程序编制 172

10.2.4 电动机驱动器的中断处理 175

10.2.5 使用微型计算机的实际控制电路 177

10.3 使用D/A转换器的直流电动机转速控制 178

10.3.1 系统构成框图 178

10.3.2 微型计算机控制的直流电动机驱动电路 179

10.3.4 转速控制的基本方法 182

10.3.3 程序执行时的动作 182

10.3.5 存储器地址图与各程序的相互关系 183

10.3.6 程序流程图 184

10.3.7 转速控制时的控制数据运算 188

10.3.8 程序的功能及其说明 190

第11章 几种电动机控制实用技术 209

11.1 噪声抑制技术 209

11.2 电子线路侧的电源变动抑制技术 211

11.3 启动时的冲击电流抑制技术 212

11.4 快速启动技术 214

11.5.1 直流电动机的制动原理 215

11.5 直流电动机制动技术 215

11.5.2 对反电动势的积极利用 216

11.6 步进驱动与低速驱动方法 217

11.7 容量较大时的功率三极管并联技术 220

11.8 与电源直接连接时的保护对策 221

11.9 电池的内阻与放电特性 221

11.10 与电源极性无关的单方向旋转电动机 223

11.11 直流电动机的分时驱动法 224

11.12 多台电动机的同步运行 225

参考文献 229