电机调速设备的元件选择与结果测试

直流电动机由于有着广泛的起制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速，且

直流拖动系统在理论上和实践上都比较成熟，因而目前应用广泛。直流电机在一
定范围内无极平滑调速系统来说，以调节电枢电压的方式最好。
　　脉宽调速实质上是调压调速方式中的一种。随着电力电子技术的发展，采用
全控型电力电子器件组成的直流脉冲调制型的调速系统已发展成熟，用途越来
越广，与传统的

V－M 系统相比，在很多方面有很大的优越性。因而本文探讨基

于

SG3525 控制的脉宽调速装置的原理及电路构成。

　　

2 脉宽调速主电路脉宽调速主电路按电路能否始终保持电流连续分为受限

式和非受限式两种，而按输出电压极性是否单一又分为单极性和双极性两种类
型。本文中装置系统结构图采用的是

H 型变换器。采用恰当的控制方式可让其工

作于双极性非受限式的状态下。功率开关管

VT1 和 VT4 同时导通和关断，其驱

动电压

U g1＝U g4；VT2 和 VT3 同时动作，其驱动电压 U g2＝U g3＝－U 

g1。经分析易知，不论电流路径如何，只要 VT1 和 VT4 上加的是正向的控制信
号，电机电枢两端电压

U AB＝U s（U s 指电容两端电压），只要 VT2 和 VT3

两端加的是正向的控制信号，电机电枢两端电压

U AB＝－U s。设 VT1 开关周

期为

T，一个周期内 VT1 上所加正向控制信号的时间是 t on，则电机电枢的平

均电压为：

U d＝（t on／T）×U s－（T－t on）／T×U s＝｛（2t on／T）

－

1｝U s 令 ρ＝（2t on／T）－1.当 ρ 为正值时电机正转，当 ρ 为负值时电机

反转。

ρ 为零为电枢两端平均电压为零，电机不转。虽然电机不动，电枢两端的

瞬时电压和瞬时电流都不是零，而是交变的。这个交变电流平均值为零，不产生
平均转矩，徒然增大电机的损耗。但它的好处是使电机带有高频的微振，起着所

“

”

谓 动力润滑 的作用，消除正、负反向时的静磨擦死区，使电机低速时有较好的
动静态特性。
　　电枢电压极性在每个周期内都是变化的，但是开关管的频率做得很高，电
机运行时由于惯性其转速瞬间不会变化，再加上电枢电感对电流有滤波作用，
所以电机转速可以认为是稳定的。但是这里的稳态，指的是电机的平均电磁转矩
与负载转矩相平衡的状态，电枢电流实际上是周期变化的，只能算是准稳态。脉
宽调速系统在准稳态下的机械特性是其平均转速与平均转矩（电流）的关系。
　　

3SG3525A 构成的脉宽调制器控制电路 3.1 芯片的内部结构及工作原理采

用集成芯片产生

PWM 信号进行控制具有线路较为简单，易于控制，无需编程

等特点，是目前

PWM 常用的方法。美国硅通公司的 SG3525A 是性能优良，功

能齐全，通用性强的单片集成

PWM 控制器。其内部结构如所示。基准电压部分

对内部供电，对外作为基准参考电压；振荡器产生近似的锯齿波，锯齿波的频
率由和振荡器相连接的外接的电阻电容决定，同时对应于锯齿波的下降沿产生
一时钟脉冲

CP；在时钟脉冲 CP 的作用下，分相器（T 触发器）的两输出端产

生两相位相反的方波信号，其频率是锯齿波频率的一半；误差放大器是差动输
入放大器，同相输入端端

2 接给定电压，闭环控制制时反向输入端 1 接反馈电

压，端

9 和端 1 之间接入适当的反馈网络构成调节器可满足系统动静特性的要

求；外加于端

9 的信号和误差放大器的输出叠加于比较器的一反向输入端，比

较器的同相输入端加振荡器产生的锯波信号，这样比较器的输出端产生

PWM

信号，改变外加于端

9 的信号或来自于端 2 的反馈信号或端 1 的给定信号均可