梁 亦 铂 　

1978

年 生

,

1998

年毕业于西安交通

大 学 电 气 工 程 系

, 2001

年获工学硕士学位。 现

从事电机研究与设计工

作。

全数字直流电机调速系统的原理及数学模型

西安交通大学 (710049) 　梁亦铂　王正茂　何　涛

　　摘要　本文简单介绍了直流电机数字控制调速系统的国内外现状, 在直流
电机基本方程的基础上, 介绍了直流电机转速, 电流双闭环调速系统的原理, 数
学模型, 动态结构, 给出了基于 80C196KC 单片机的系统功能框图。

叙词　直流电机　数字控制　调速

Pr in c ip le An d M a them a t ica l M ode l of

D ig ita l Speed Govern in g System

f or D C E lec tr ic M ach in e

L iang Y ibo,W ang Zhengmao, He Tao

　 　 Abstract: T he p ap er exp lain s the p resen t situation of digital sp eed

go ve rn ing sy stem fo r DC m o to r bo th a t hom e and ab ro ad. O n the ba sis o f

fundm en ta l fo rm u la o f DC m o to r, it exp la in s the theo ry, m a them a t ica l m o de l

and dynam ic st ructu re fo r sp eed and do ub le clo se sp eed co n t ro l sy stem o f

cu rren t. A nd it g ive s the sy stem funct io na l f ram e o n the ba sis o f 80C 196KC

SCM .

Key words: DC m o to r　D ig ita l co n t ro l　Sp eed go ve rn ing

　　

1

　直流电机数字控制调速系统

的发展概况

　　目前, 国外主要电气公司, 如瑞典的 ABB 公
司、德国的西门子公司、

A EG 公司、日本的三菱公

司、东芝公司、美国的 GE 公司、西屋公司等, 均已
开发出全数字直流调速装置, 有成熟的系列化、标
准化、模版化的应用产品供选用。

可是我国现在还没有自主的系列化的全数字

控制直流调速装置商用。 由于进口设备价格昂贵,
于是给出了国产全数字控制直流调速装置的发展
空间。目前, 国内各大专院校、科研单位和厂家也都
在开发全数字直流调速装置。本课题正是应这样的

市场需求而产生的。

根据目前的发展, 展望未来, 全数字直流调速

系统必将向高性能指标方面发展, 朝调试手段先
进, 控制、通讯功能更加丰富的方面迈进, 尤其是它
的动态性能指标还可以得到进一步的提高。

　　

2

　直流电机调速方法简介

大家知道直流电动机的转速与其它参量的关

系为:

n

=

U

d

-

I

d

R

d

C

e

5

=

U

d

C

e

5

-

I

d

R

d

C

e

5

=

n

0

-

∃

n

(1)

式中　

n

——电动机转速

U

d

——电枢电压

I

d

——电枢电流

R

d

——电枢回路总电阻

C

e

——由电机结构决定的电势系数

5 ——励磁磁通

由式 (1) 可见, 直流电机的调速可以有四种方

式: 改变电枢电压

U

d

; 改变励磁电压

U

l

(即改变励

磁磁通

5 ); 改变励磁回路电阻

R

f

; 改变电枢回路

总电阻

R

d

。

这四种调速方案的特点介绍如下:

(1) 改变电枢电压

U

d

相当于改变机械持性的起始点

n

0

的大小, 而

7

1

《中小型电机》

2001, 28 (6)

全数字直流电机调速系统的原理及数学模型