淺析PWM控制電機轉(zhuǎn)速的原理

經(jīng)常使用的直流電機原理就是電生磁：通電導(dǎo)線會產(chǎn)生磁場。

也就是電磁感應(yīng) 旋轉(zhuǎn)磁場帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。 電動機是由定子和轉(zhuǎn)子組成，一個產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，一個為磁極，電機的轉(zhuǎn)子(軸承)就轉(zhuǎn)起來了。 這便實現(xiàn)了電能->磁能->機械能的轉(zhuǎn)換。 下面這個圖可以更直觀的理解：

PWM原理

關(guān)于PWM的原理請參照這篇文章：PWM原理及其應(yīng)用。 通過上文大概知道，通過PWM控制電機速度，實際上是控制供電電流的大小來實現(xiàn)。 通電導(dǎo)線在磁場中受到的力稱為安培力，而安培力的公式：F=BIL。 其中，F(xiàn)是受力大小，I是電流大小，L是導(dǎo)線長度。在其他條件不變的情況下，控制其通過的電流即控制安培力的大小。 電機的電阻R 是基本不變的，那么電流 I = U/R，F(xiàn)= BLU/R。 在R B L不變的情況，控制安培力的大小，本質(zhì)就是修改供電電壓的大小。 我們也就知道，控制電機轉(zhuǎn)速的本質(zhì)就是給電機供不同的供電電壓，電壓越大，電機轉(zhuǎn)速越快。 而PWM的本質(zhì)就是脈寬調(diào)制，通過輸出不同的占空比，從而將直流電壓轉(zhuǎn)換成不同電壓值的模擬信號。

控制電機速度

占空比可以實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，我們知道，占空比是高電平在一個周期之中的比值，高電平的所占的比值越大，占空比就越大，對于直流電機來講，電機輸出端引腳是高電平電機就可以轉(zhuǎn)動，當輸出端高電平時，電機會轉(zhuǎn)動，但是是一點一點的提速，在高電平突然轉(zhuǎn)向低電平時，電機由于電感有防止電流突變的作用是不會停止的，會保持這原有的轉(zhuǎn)速，以此往復(fù)，電機的轉(zhuǎn)速就是周期內(nèi)輸出的平均電壓值，所以實質(zhì)上我們調(diào)速是將電機處于一種，似停非停，似全速轉(zhuǎn)動又非全速轉(zhuǎn)動的狀態(tài)，那么在一個周期的平均速度就是我們占空比調(diào)出來的速度了。

總結(jié)

在電機控制中，電壓越大，電機轉(zhuǎn)速越快，而通過PWM輸出不同的模擬電壓，便可以使電機達到不同的輸出轉(zhuǎn)速。 當然，在電機控制中，不同的電機都有其適應(yīng)的頻率 頻率太低會導(dǎo)致運動不穩(wěn)定，如果頻率剛好在人耳聽覺范圍，有時還會聽到呼嘯聲。頻率太高的電機可能反應(yīng)不過來，正常的電機頻率在 6-16kHZ之間為好。 輸出的電壓就不同，電機轉(zhuǎn)速就不同。那我們可以知道，通過滑動變阻器或者更換不同電壓的電源都可以實現(xiàn)電機的調(diào)速，但是在實際應(yīng)用中顯然PWM更方便些。 專業(yè)一點的話就是： 所謂PWM就是脈寬調(diào)制器，通過調(diào)制器給電機提供一個具有一定頻率的脈沖寬度可調(diào)的脈沖電。脈沖寬度越大即占空比越大，提供給電機的平均電壓越大，電機轉(zhuǎn)速就高。反之脈沖寬度越小，則占空比越越小。提供給電機的平均電壓越小，電機轉(zhuǎn)速就低。

審核編輯：湯梓紅