直流伺服電動(dòng)機調速裝置的功能是將速度指令信號轉換成電樞的電壓值，以達到調速目的?，F代直流電動(dòng)機調速設備通常采用晶閘管（SCR，SCR）調速系統和晶體管脈寬調制（PWM）調速系統。

1.晶閘管調速系統

1）晶閘管調速系統主電路

晶閘管速度控制系統使用大功率晶閘管。它具有兩個(gè)功能。一種是將電網(wǎng)中的交流電整流并將其轉換為直流電。另一個(gè)在電動(dòng)機制動(dòng)時(shí)在可逆控制電路中。電機的慣性性能被轉換為電能，并反饋到交流電網(wǎng)以實(shí)現反向。要控制晶閘管，您需要提供一個(gè)觸發(fā)脈沖發(fā)生器以生成適當的觸發(fā)脈沖。晶閘管整流器電路有幾種類(lèi)型，在數控機床中常用的是三相橋式反向并聯(lián)可逆電路。

如圖所示，它是三相橋式反向并聯(lián)可逆電路。它由12個(gè)SCR大功率晶閘管組成，晶閘管分為兩組。 S11至S16是一組，而S21至S26是一組。每一組通過(guò)三相電橋連接，兩組互不平行，分別實(shí)現正向和反向旋轉。反向并聯(lián)連接是指兩組逆變器橋以反極性連接并由交流電源供電。每個(gè)晶閘管組都有兩種工作狀態(tài)：換向和逆變器。當一組處于換向操作時(shí)，另一組處于逆變器待機狀態(tài)。當電動(dòng)機速度降低時(shí)，逆變器組被激活。

三相全控橋式電路的電壓波形如圖所示。如圖所示，晶閘管的觸發(fā)角為π/3。晶閘管以π/3的間隔依次導通，并且電機每6個(gè)脈沖旋轉一次。由于晶閘管以較高的速度觸發(fā)，流過(guò)電動(dòng)機的電流幾乎是連續的。

工作過(guò)程如下。當ωt=π/6 +α時(shí)，S11打開(kāi)，在此之前S16打開(kāi)。因此，如果A相電壓波形為π/6 +α<ωt<π/6 +α+π/3間隔，則晶閘管S11，S16導通，并且電機端子連接到A相。和B，所以Ud=UAB。如果ωt=α+π/3 +π/6，則晶閘管S12接通，由于反向偏置（自然或電網(wǎng)整流），電流流經(jīng)S12且S16斷開(kāi)。此時(shí)，S11和S12接通，并且電動(dòng)機兩端的電壓為Ud=UAC。這樣，每隔π/3，另一個(gè)晶閘管就會(huì )導通，并且重復上述過(guò)程。

從波形圖中可以看到，只要改變觸發(fā)角α的值，就可以改變電動(dòng)機電壓的輸入值，并且可以改變直流電動(dòng)機的電樞電流值。進(jìn)行調整以達到直流電動(dòng)機調速的目的。

在圖中，RW1是速度定位器，速度偏差電壓，Un是速度反饋電壓，ΔUn是反饋偏差電壓，A是比例放大器，Uct是觸發(fā)控制電壓，GT是觸發(fā)可控硅的控制裝置。

系統的操作條件和自動(dòng)速度調節過(guò)程如下。

當系統以相對較小的速度設置電壓運行時(shí)，由于電機暫時(shí)不旋轉，因此速度反饋電壓Un=0，反饋偏差電壓ΔUn=，經(jīng)過(guò)放大器后，輸出較大的Uct，并且觸發(fā)輸出α的觸發(fā)角在初始狀態(tài)下從90o減小，并且整流器的輸出電壓在Ud=0時(shí)也上升到某個(gè)較大的值。電壓（電流不超過(guò)允許值）時(shí)間開(kāi)始工作。隨著(zhù)速度的增加，反饋電壓Un上升，速度偏差電壓ΔUn下降，Uct相應下降，當α上升時(shí)，整流器輸出電壓Ud也下降，并且電動(dòng)機滑差速度也以給定速度下降，即反饋欠電壓接近，電機運轉平穩。如前所述，電動(dòng)機速度可以接近給定速度，偏差的大小與放大倍數密切相關(guān)。但是，這種系統原則上是有偏差的，因此稱(chēng)為差速控制系統。

4）晶閘管電源，速度和電流的雙閉環(huán)直流調速系統

前述具有負反饋速度的單閉環(huán)速度控制系統實(shí)際上不能在CNC機床的進(jìn)給系統中使用。 CNC機床中的高要求速度控制系統需要快速啟動(dòng)，制動(dòng)和動(dòng)態(tài)減速。采用雙速閉環(huán)系統，電流一般較小等。

速度電流雙閉環(huán)調速系統如圖所示。為了實(shí)現速度和電流的兩個(gè)反饋分別工作，系統中設置了兩個(gè)調節器來(lái)分別調節速度和電流，并且在兩者之間實(shí)現了級聯(lián)。

2.晶體管直流脈寬（PWM）調速系統

1）晶體管速度控制系統的主電路

開(kāi)關(guān)功率放大器是脈寬調制率裝置的主要電路，其結構形式由H型（也稱(chēng)為電橋型）和T型組成。每個(gè)電路分為單極工作模式和雙極工作模式，各種工作模式可以形成可逆開(kāi)關(guān)放大電路和不可逆開(kāi)關(guān)放大電路。

圖為廣泛使用的H型開(kāi)關(guān)電路的工作原理，該電路是由4個(gè)二極管和4個(gè)功率管組成的橋式回路。直流電源+ Ed由3套全波整流器電源供電。從脈沖寬度調制器輸出的脈沖波u1，u2，u3，u4被光電隔離器轉換成具有與每個(gè)脈沖相同的相位和極性的脈沖信號U1，U2，U3，U4，并被添加到開(kāi)關(guān)電源管VT1 。 ?VT4的基礎。如果電動(dòng)機正常運行，則在0tt1的時(shí)間間隔內，U2和U3變?yōu)楦唠娖?，并且功率晶體管VT2和VT3導通，這時(shí)在兩端添加電源和+ Ed。用于為電動(dòng)機供電的電樞電流的方向從電源+ Ed通過(guò)VT3→電動(dòng)機→VT2→返回到電源。在時(shí)間段t1≤tt2中，U1和U3均處于低電平，VT1和VT3均終止，+ Ed被阻斷。此時(shí)，U2仍處于高電平，此時(shí)，由于電樞電感，電流繼續在VT2和續流二極管VD4中循環(huán)。當t2≤tt3時(shí)，U2和U3同時(shí)為正，通過(guò)VT2和VT3將+ Ed加到電動(dòng)機的兩端，電流繼續流動(dòng)。當t3≤tT時(shí)，U2和U4同時(shí)為負，電源被切斷，U3為正，因此電樞電流流過(guò)VT3和VD1。從主電路獲得的電壓UAB是在+ Ed和O之間變化的脈沖電壓。

雙極和單極原理圖是相同的，但不同之處在于右側的兩個(gè)管的驅動(dòng)信號不同。

2）晶體管直流脈寬調制（PWM）速度控制系統

（1）直流PWM伺服驅動(dòng)器的工作原理

PWM驅動(dòng)單元利用大功率晶體管的開(kāi)關(guān)特性調制以固定頻率接通和斷開(kāi)的固定電壓DC電源，一個(gè)周期的接通和斷開(kāi)時(shí)間如下：您可以通過(guò)更改直流伺服電機電樞電壓的“占空比”來(lái)更改平均電壓，從而控制電機的速度。

圖中顯示了PWM控制的示意圖?？煽亻_(kāi)關(guān)S每隔一定的時(shí)間重復開(kāi)/關(guān)，當S為ON時(shí)，電機U的兩端都通電。為了供給能量，電動(dòng)機存儲能量，并且當開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，停止向電動(dòng)機的能量供給。當開(kāi)關(guān)S關(guān)斷時(shí)，電樞電感中存儲的能量繼續使電動(dòng)機電流通過(guò)續流二極管VD循環(huán)。

在電動(dòng)機兩端施加圖中所示的電壓波形，從電動(dòng)機獲得的平均電壓如下。

有一個(gè)公式。更改噸位和噸位可以更改速度，但這僅在該設備上可行。該圖是PWM驅動(dòng)系統原理的框圖。

在圖中，PWM驅動(dòng)裝置的控制結構可分為兩部分：功率轉換電路和將能量從主功率傳遞到電動(dòng)機的控制電路。功率轉換電路可以是H型和T型功率放大器電路?？刂齐娐吠ǔＳ苫倦娐方M成，例如恒定頻率波形發(fā)生器，脈寬調制電路，基本驅動(dòng)電路和保護電路。

當三角波電壓UΔ和直流電壓Uk發(fā)送到放大器時(shí)，如果三角波高于控制電壓，則輸出為“空”，反之，輸出為“占空比”，占空比可以通過(guò)改變控制電壓Uk來(lái)改變。輸出波形如圖所示。

脈沖分配電路根據功率轉換電路的工作模式對V/W轉換信號執行適當的邏輯轉換，并將其分配給基本驅動(dòng)電路，以滿(mǎn)足開(kāi)/關(guān)定時(shí)脈沖的電壓要求。當電源轉換電路工作時(shí)。