实验三 直流电机控制实验.pdfVIP

海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚。——林则徐

实验三直流电机控制实验（v61版）

一．实验设备

计算机，ICETEK-VC5509A-S60(6.1)实验箱（或ICETEK仿真器+ICETEK–VC5509-A

系统板+相关连线及电源）。

二．实验原理

1．TMS320VC5509DSP的McBSP引脚：

通过设置McBSP的工作方式和状态，可以实现将它们当成通用I/O引脚使用。

2．直流电机控制：

直流电动机是最早出现的电动机，也是最早能实现调速的电动机。近年来，直流电动

机的结构和控制方式都发生了很大的变化。随着计算机进入控制领域，以及新型的电力电

子功率元器件的不断出现，使采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制(PulsWidth

Modulation，简称PWM)控制方式已成为绝对主流。

PWM调压调速原理

直流电动机转速n的表达式为：

UIR

n

K

其中，U为电枢端电压；I为电枢电流；R为电枢电路总电阻；Φ为每极磁通量；K

为电

动机结构参数。

所以直流电动机的转速控制方法可分为两类：对励磁磁通进行控制的励磁控制法和对

电枢电压进行控制的电枢控制法。其中励磁控制法在低速时受磁极饱和的限制，在高速时

受换向火花和换向器结构强度的限制，并且励磁线圈电感较大，动态响应较差，所以这种

控制方法用得很少。现在，大多数应用场合都使用电枢控制法。绝大多数直流电机采用开

关驱动方式。开关驱动方式是使半导体功率器件工作在开关状态，通过脉宽调制PWM来

控制电动机电枢电压，实现调速。

海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚。——林则徐

上图是利用开关管对直流电动机进行PWM调速控制的原理图和输入输出电压波形。

图中，当开关管MOSFET的栅极输入高电平时，开关管导通，直流电动机电枢绕组两端

有电压Us。t1秒后，栅极输入变为低电平，开关管截止，电动机电枢两端电压为0。t2

秒后，栅极输入重新变为高电平，开关管的动作重复前面的过程。这样，对应着输入的电

平高低，直流电动机电枢绕组两端的电压波形如图中所示。电动机的电枢绕组两端的电压

平均值Uo为：

tU0t

1S1式中α为占空比，α=t1/T

UUU

OttTSS

12

占空比α表示了在一个周期T里，开关管导通的时间与周期的比值。α的变化范围

为0≤α≤1。由此式可知，当电源电压Us不变的情况下，电枢的端电压的平均值Uo取

决于占空比α的大小，改变α值就可以改变端电压的平均值，从而达到调速的目的，这就

是PWM调速原理。

PWM调速方法

在PWM调速时，占空比α是一个重要参数。以下3种方法都可以改变占空比的值：

⑴定宽调频法：这种方法是保持t1不变，只改变t2，这样使周期