直流电机的pwm波的控制方法

### 直流电机PWM波控制方法详解 #### 一、引言 直流电机因其结构简单、易于控制的特点，在工业自动化、家用电器、机器人等领域得到广泛应用。PWM（脉冲宽度调制）技术作为调节直流电机速度的一种有效手段，通过改变脉冲的占空比来调整电机的平均电压，进而实现电机速度的控制。然而，正确选择PWM频率对于确保电机稳定运行至关重要。 #### 二、PWM频率选择的重要性 PWM频率是指PWM波形中脉冲重复出现的频率，它是PWM控制中最关键的参数之一。不同的PWM频率会影响到电机的工作性能和效率。过高或过低的PWM频率都可能导致电机运行不稳定，例如振动加剧、噪声增大等问题。因此，合理选择PWM频率对于优化电机性能具有重要意义。 #### 三、电机类型与PWM频率的关系 1. **遥控玩具级电机**：这类电机电流较小，通常不超过1A。由于成本限制，驱动电路相对简单，常见的驱动器件包括8050、8550等晶体管。对于这类电机，PWM频率通常不是关键因素，一般选择在几千赫兹范围内即可。 2. **遥控模型级电机**：这类电机追求高速度，电流需求较大，可能达到数十安培。常用的电子调速器能够提供高达50A、90A甚至更高的电流输出。对于这类电机，合适的PWM频率至关重要，通常需要在数千赫兹以上，以减少开关损耗，提高效率。 3. **工业控制用减速电机**：这类电机工作在较低的速度范围，电流较小，通常在几百毫安级别。由于其对可靠性的要求较高，PWM频率的选择更加灵活，但通常不会超过几千赫兹。 #### 四、PWM频率选择的一般原则 尽管不同的电机类型对PWM频率的要求有所不同，但在选择PWM频率时可以遵循以下基本原则： 1. **考虑电机的响应速度**：较高的PWM频率可以提高电机的响应速度，使其更加灵敏。但对于某些电机来说，过高的PWM频率可能会引起不必要的高频噪声。 2. **避免电磁干扰**：过高的PWM频率可能会产生电磁干扰，影响周围设备的正常工作。因此，在选择PWM频率时需要考虑到这一点。 3. **考虑功率电子器件的性能**：不同的功率电子器件能够承受的最大开关频率不同。选择PWM频率时应考虑所使用的功率电子器件的极限，避免因过度使用而导致器件损坏。 4. **优化效率**：虽然较高的PWM频率可以提高电机的响应速度，但也增加了开关损耗。因此，在选择PWM频率时需要在响应速度和效率之间找到一个平衡点。 #### 五、案例分析 在“圆梦小车强身健体啦”一文中提到的新电机在原有的驱动程序下无法正常工作。这一问题的根本原因在于原驱动程序中的PWM频率可能不适合新电机。新电机可能是遥控模型级别的，需要更高电流和更快速的响应，而原来的PWM频率可能不足以支持这种需求。在这种情况下，重新评估PWM频率，选择适合新电机特性的频率是非常必要的。 #### 六、参考资料对比分析 1. **《机器人控制电子学》P76**：该参考书指出PWM信号频率一般在几千赫至几十千赫之间。这种说法较为通用，适用于多种类型的电机。 2. **《机器人探索——工程实践指南》P129**：这本书提到PWM控制对频率的要求不高，可以从50Hz到1000Hz。这种说法同样较为宽泛，适用于大多数情况下的电机控制。 3. **《机器人设计与控制》P183**：该书提到了电机特性对PWM频率的影响，并给出了具体的建议。虽然这段描述较为详细，但是其结论仍然存在一定的模糊性和不确定性。 4. **《电动机的单片机控制》P149**：该书虽然对直流电机驱动进行了详细的描述，但在PWM频率选择方面留给了读者一个思考题，没有给出明确的答案。 5. **《直流电动机实际应用技巧》P122**：这本书提到了PWM频率与电机等效电感和电阻之间的关系，但并没有给出具体的计算方法。 #### 七、结论 选择合适的PWM频率对于直流电机的稳定运行至关重要。不同类型的电机对PWM频率的要求不同，需要根据电机的具体特性和应用场景进行合理选择。在实际操作中，可以通过实验测试不同频率下的电机表现，从而找到最合适的PWM频率设置。此外，参考专业书籍和实践经验也是非常重要的。