电动小车运行性能取决于啥?直流电机驱动及控制介绍

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  • 来源:中国微特电机网

您知道不?电动小车那巧妙的驱动系统构建可藏着大学问,这直流电机的驱动和控制里更是有些我们得搞懂的门道

驱动系统基本构成

电动小车跑起来靠啥带?主要就是驱动系统。一般它由那控制器、功率变换器还有电动机这仨重要东西组成。就像一台精密机器,少一个都不好使。举例,就好比少了哪个零件,机器就没法正常运转一样。少个控制器,小车那可能就跟无头苍蝇似的没方向,那可不行不是。

这系统可不是随意拼凑的。每个部分都分工明确,控制器好比指挥官,发号命令,功率变换器则负责调整电能,电动机就是个实干家把电能转化为机械能来带动小车前行,它们相得益彰让小车能畅行。

电机的类型与需求

咱电动小车用得较多的还是直流电机,特别是永磁直流电机、伺服电机以及步进电机这三种。为啥选它仨,因为驱动对电机有要求。要求电机具备高转矩重量比,想象下小车电机驱动,就像身材小小的却能举重物那种感觉。还得有宽广的调速范围,好比车子想跑快就快想慢就慢,在不同路况都能应对自如。而且要可靠性高,这电机可不能动不动就“闹脾气”出毛病

另外,不得不提电机的转矩 - 转速特性还受电源功率的影响,所以驱动得有足够宽的高效率区,这样电机工作起来就能又快又好消耗又少达到资源合理利用。

H型全桥式电路工作原理

电机的驱动电路广泛运用 H 型全桥式电路。这电路能轻松让直流电机四象限运行,也就是对应电机正转、正转制动、反转、反转制动这四种状况。它让电机“行动自如”,就像人可以随意前后左右走动一样。

具体到全桥式驱动电路有 4 只开关管,分成两组即 S1、S2 一组,S3、S4 为另一组,它们工作时状态是互补的。好比两人干活,一个干的时候另一个就歇着。当 S1、S2 导通,S3、S4 就关闭,电机加正向电压实现正转或反转制动;反之时电机两端反向电压实现反转或正转制动。

电机切换及死区时间问题

小车在实际运行中,电机要不断在正转和反转之间切换,也就是要在 S1、S2 导通且 S3、S4 关闭和 S1、S2 关闭且 S3、S4 导通这两种状态间频繁转换。从理论上讲两组控制信号得严格互补,但现实中开关器件有开通和关断的时间。这就会出事了,要是控制不恰当,很容易导致上下桥臂直通短路,这种危险就如同水管接错水管爆裂一样。

所以为了避免此状况,保证开关管动作间协同以及同步性,两组控制信号得有一个合适的死区时间,也就是二者信号不能完全相反而是要错开一些。这可以通过硬件在控制信号间增加延时或通过软件来矫正。

续流二极管的作用

在驱动电路里驱动电流能通过主开关管流通还能从续流二极管走。当电机变成制动状态就好像变成发电状态了,转子电流就得借续流二极管才能流通。这就跟交通规则一样,该怎么走得有通道。不这么做的话,电机就会发热,严重的时候甚至给烧掉,多可怕的后果啊所以续流二极管这通道可千万得让它保持畅通。

开关管与驱动芯片选择原则

开关管选得好不好对驱动电路影响深远,所以得遵循些原则。因为驱动电路是有功率输出需求的,所以开关管输出功率得大,这样才能带得动电机干活。而且小车电源电压不高,开关管就得饱和压降低,咱也不想电压在开关管这浪费了太多

实际制作小车驱动电路时,可以选大功率达林顿管 TIP122 或者场效应管 IRF530。不过为让电路变得简洁,还是推荐用集成桥式电路的电机专用驱动芯片,像 L298、LMD18200,既稳定还能减少制作麻烦挺不错。您说说看在制作电动小车驱动电路时,你会更倾向用哪种方法保证控制信号准确? 欢迎留言评论点个赞小车电机驱动,如果您觉得文章有用的话也分享给您身边的小伙伴。

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