13 重庆邮电大学移通学院电机及拖动基础课程设计报告(魏星玥)

交点a，转速为n；励磁磁通减少为Φ1时，理想空载转速增大，同时机械特性斜

率也变大，交点为c，转速为n1。弱磁调速的范围是在额定转速与电动机所允许最高转速之间进行调速，至于电动机所允许最高转速值时受换向也机械强度所限制，一般约1.2nN左右，特殊设计的调速电动机，可达到3nN或更高。

弱磁调速的优点时设备简单，调节方便，运行斜率也较高，适用于恒功率负载。缺点时励磁过弱时，机械特性的斜率大，转速稳定性差，拖动恒转矩负载时，可能会使电枢电流过大。

在实际电力拖动系统中，可以将几种调速方法结合，这样可以得到较宽的调速范围，电动机可以在调速范围之内的任何转速上运行，而且调速时损耗较小，运行效率较高，能很好地满足各种生产机械对调速的要求。应用:不经常逆转的重型机床。

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六、直流电机H桥驱动电路

H桥功率驱动电路可应用于步进电机、交流电机及直流电机等的驱动。

一、H桥驱动电路

所谓 H 桥驱动电路是为直流电机而设计的一种常见电路，它主要实现直流电机的正反

向驱动，其典型电路形式如下：

从图中可以看出，其形状类似于字母“H”，而作为负载的直流电机是像“桥”一样架在上面的，所以称之为“ H 桥驱动”。4个开关所在位置就称为“桥臂”。

从电路中不难看出，假设开关A、D接通，电机为正向转动，则开关B、C接通时，直流电机将反向转动。从而实现了电机的正反向驱动。借助这4个开关还可以产生电机的另外2个工作状态：

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A） 刹车 —— 将B 、D开关（或A、C）接通，则电机惯性转动产生的电势将被短

路，形成阻碍运动的反电势，形成“刹车”作用。

B） 惰行 —— 4个开关全部断开，则电机惯性所产生的电势将无法形成电路，从而也就不会产生阻碍运动的反电势，电机将惯性转动较长时间。

以上只是从原理上描述了H桥驱动，而实际应用中很少用开关构成桥臂，通常使用晶体管，因为控制更为方便，速度寿命都长于有接点的开关（继电器）。

细分下来，晶体管有双极性和MOS管之分，而集成电路（例如L298）只是将它们集成而已，其实质还是这两种晶体管，只是为了设计、使用方便、可靠而做成了一块电路。

双极性晶体管构成的 H 桥：

MOS管构成的 H 桥：

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二、使能控制和方向逻辑

驱动电机时，保证H桥上两个同侧的三极管不会同时导通非常重要。如果三极管TA

和TB同时导通，那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极。此时，电路中除了三极管外没有其他任何负载，因此电路上的电流就可能达到最大值（该电流仅受电源性能限制），甚至烧坏三极管。基于上述原因，在实际驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三极管的开关。

图4.15所示就是基于这种考虑的改进电路，它在基本H桥电路的基础上增加了4个与门和2个非门。4个与门同一个“使能”导通信号相接，这样，用这一个信号就能控制整个电路的开关。而2个非门通过提供一种方向输人，可以保证任何时候在H桥的同侧腿上都只有一个三极管能导通。（图4.15所示不是一个完整的电路图。）

图4.15 具有使能控制和方向逻辑的H桥电路

采用以上方法，电机的运转就只需要用三个信号控制：两个方向信号和一个使能信号。如果DIR－L信号为0，DIR－R信号为1，并且使能信号是1，那么三极管Q1和Q4导通，

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