浅谈智能车的直流调速系统

直流电动机的稳态转速方程可以表示为：

根据上式，从数学的角度可以得知，直流电机有三种调节转速的方法：

（1）调节电枢供电电压 U。

（2）减弱励磁磁通 φ。

（3）改变电枢回路电阻 R。

由于智能车比赛中的电机已经指定了，那么方法2，3显然不可取，剩下的就是方法1了，所以智能车的速度控制都是采取的变压调速。

桥式可逆PWM变换器

这个直流调速系统知识点很多，因为智能车中几乎都是运用的PWM加全桥，因此此处仅解析桥式可逆PWM变换器。

可逆PWM变换器主电路有多种形式，最常用的是桥式（亦称H形）电路如下图所示：

电动机M两端电压的极性随开关器件栅极驱动电压极性的变化而改变，其控制方式有双极式、单极式、受限单极式等多种，这里分析双极式控制的可逆PWM变换器，需要注意的是智能车中多使用的是单极性控制，大致过程与双极性相似。

（1）正向运行

第1阶段，在 0 ≤ t ≤ ton 期间， Ug1 、 Ug4为正， VT1 、 VT4导通， Ug2 、 Ug3为负，VT2 、 VT3截止，电流id 沿回路1流通，电动机M两端电压UAB = +Us ；

第2阶段，在ton ≤ t ≤ T期间， Ug1 、 Ug4为负， VT1 、 VT4截止， VD2 、 VD3续流， 并钳位使VT2 、VT3保持截止，电流 id 沿回路2流通，电动机M两端电压UAB = –Us ；

（2）反向运行

第1阶段，在 0 ≤ t ≤ ton 期间， Ug2 、 Ug3为负，VT2 、 VT3截止， VD1 、 VD4 续流，并钳位使 VT1 、VT4截止，电流 –id 沿回路4流通，电动机M两端电压UAB = +Us ；

第2阶段，在ton ≤ t ≤ T 期间， Ug2 、 Ug3 为正， VT2 、 VT3导通， Ug1 、 Ug4为负，使VT1 、VT4保持截止，电流 – id 沿回路3流通，电动机M两端电压UAB = – Us ；