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【直流电机速度控制】 在自动化领域，直流电机速度控制是一项至关重要的技术，广泛应用于各种机械设备。 Bruce Trump 的文章深入探讨了这一主题。直流电机的速度调节系统设计的目标是确保电机在不同负载条件下保持恒定速度。这包括克服轴承的摩擦力，并在负载转矩变化时依然稳定运行。 1. **调节系统** 调节系统是能够维持稳定输出的设备，如电机速度调节器。当负载转矩变化时，系统需调整电机速度，确保其保持设定值。即使没有负载，电机也需提供足够的转矩对抗内部阻力。其他例子如温度调节器，需保持恒定的环境温度，电压调节器则需维持恒定的输出电压，无论负载电流如何变化。 2. **电气制动** 在需要频繁启停和反转的系统中，如轧钢机和矿井提升机，电气制动是关键。减速速率由电机中储存的能量和所采用的制动方式决定。常见的电气制动类型包括： - 反馈制动：将电机中的能量转化为电能并回馈给电源，电源吸收多余能量。 - 涡流制动：通过旋转铜条或铝盘产生涡流来消耗能量。 - 能耗制动：电机能量消耗在回路电阻上。 - 反接制动：改变电源极性，使电机反转以制动。 3. **等脉宽 PWM (PWM) 法** 早期的VVVF（可变电压可变频率）装置采用PAM（脉冲幅度调制），仅能调整频率而无法调压。等脉宽PWM法解决了这个问题，通过改变脉冲宽度（占空比）和周期来调整频率和电压。这种方法简化了电路，提高了输入功率因数，但输出电压含有较大谐波成分。 4. **随机 PWM** 针对大功率晶体管早期的低载波频率导致的电机噪声问题，随机PWM通过随机改变开关频率降低特定频率的噪音，使得噪声更接近白噪声，降低了噪音强度。即使在IGBT广泛应用的现代，这种方法在低载波频率需求下仍有价值。 5. **空间电压矢量控制 PWM (SVPWM)** SVPWM是磁通正弦PWM法，旨在生成接近理想圆形旋转磁场的三相波形。通过不同的开关模式合成实际磁通以逼近基准磁通，形成PWM波形。此方法分为开环和闭环磁通控制，前者通过非零矢量和零矢量合成任意电压，后者引入磁通反馈，以实现更精确的控制。SVPWM能提供更纯净的正弦磁通，减少谐波电流，提高效率。 直流电机速度控制涉及多个复杂的技术，包括调节系统设计、电气制动策略以及先进的PWM调制技术。这些技术的发展显著提升了电机性能，满足了自动化系统对精确控制和高效运行的需求。