由于直流電機具有良好的制動、調速性能，因此廣泛應用在航天、工業(yè)等領域。隨著電力電子先進技術的發(fā)展，脈寬調制(PWM)調速成為直流電機常用的調速方法，具有調速精度高、響應速度快、調速范圍寬和功耗低等優(yōu)點。而以H橋電路作為驅動器的功率電路，更便于實現(xiàn)直流電機的四象限運行，包括正轉、正轉制動、反轉、反轉制動，應用在現(xiàn)代直流電機伺服系統(tǒng)中。
直流電機PWM調速控制原理
眾所周知，直流電動機轉速公式為：n=(U-IR)/Kφ
其中U為電樞端電壓，I為電樞電流，R為電樞電路總電阻，φ為每極磁通量，K為電動機結構參數(shù)。
直流電機轉速控制可分為勵磁控制法與電樞電壓控制法。勵磁控制法用得很少，大多數(shù)應用場合都使用電樞電壓控制法。隨著電力電子技術的進步，改變電樞電壓可通過多種途徑實現(xiàn)，其中脈沖寬度調制 (PWM)便是常用的改變電樞電壓的一種調速方法。其方法是通過改變電機電樞電壓接通時間與通電周期的比值(即占空比)來調整直流電機的電樞電壓U，從而控制電機速度。
PWM的核心部件是電壓-脈寬變換器，其作用是根據(jù)控制指令信號對脈沖寬度進行調制，以便用寬度隨指令變化的脈沖信號去控制大功率晶體管的導通時間，實現(xiàn)對電樞繞組兩端電壓的控制。
電壓-脈寬變換器結構如圖1所示，由三角波發(fā)生器、加法器和比較器組成。三角波發(fā)生器用于產生一定頻率的三角波UT，該三角波經加法器與輸入的指令信號UI相加，產生信號UI+UT，然后送入比較器。比較器是一個工作在開環(huán)狀態(tài)下的運算放大器，具有極高的開環(huán)增益及限幅開關特性。兩個輸入端的信號差的微弱變化，會使比較器輸出對應的開關信號。一般情況下，比較器負輸入端接地，信號UI+UT從正端輸入。當UI+UT>0時，比較器輸出滿幅度的正電平；當UI+UT<0時，比較器輸出滿幅度的負電平。
電壓-脈寬變換器對信號波形的調制過程如圖2所示。由于比較器的限幅特性，輸出信號US的幅度不變，但脈沖寬度隨UI的變化而變化，US的頻率由三角波的頻率所決定。
當指令信號UI=0時，輸出信號US為正負脈沖寬度相等的矩形脈沖。
當UI>0時，US的正脈寬大于負脈寬。
當UI<0時，US的正脈寬小于負脈寬。
當UI≥UTPP/2時(UTPP是三角波的峰值)，US為一正直流信號;當UI≤UTPP/2時，US為一負直流信號。
