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相关技术和原理

2.1 直流电机控制方法

在各类机电系统中，由于直流电机具有良好的启动、制动和调速性能，直流电机调速系统已广泛运用于工业、航天领域的各个方面。随着半导体技术的进步，电力电子技术飞速发展，使直流电机的传动技术得到改进，以往普遍采用的三种基本调速方法，即：(1) 改变电枢回路总电阻；(2)改变电枢的供电电压；(3) 改变励磁磁通，发展为晶闸管相控整流电机调压系统，以及全波不控整流——PWM轧波直流电机调压调速系统[3]。直流电机脉宽调制（PWM）直流调速具有调速精度高、响应速度快、调速范围宽和耗损低等特点，使之成为直流电机应用的主要调速方式。

2.2 PWM直流调速原理

PWM控制是对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过对一系列脉冲的宽度进行调解，来有效地获得所需要的波形。基于PWM控制的调速电路把流电压“轧”成一系列脉冲，通过改变脉冲的占空比来获得所需的输出电压。在PWM驱动控制的调速系统中，通过改变电机电枢电压接通时间与通电周期的比值（即占空比）来控制电机的转速。用脉宽调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定宽度可变的脉冲电压序列，从而改变平均输出电压的大小，以调节电机转速。可见，在直流电压下，当调制脉冲频率一定时，脉冲宽度与占空比成线性关系。

在脉冲作用下，按一个固定的频率来接通和断开电源，就能够实时控制电机的运转速度。当电机通电时速度增加；电机断电时速度减小。设电机直接接通电源时(即占空比为100%)，电机的转速为Vm，设占空比为D=t/T，则电机的平均速度为

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