摘要：  本发明涉及一种直流电机调速方法及其装置，在电机上串接一个用于控制所述电机的电压的控制电路装置，所述的控制电路装置包括并联的电子控制装置一和电子控制装置二，所述的电子控制装置二上串联有一降压元件;使所述的电子控制装置一与电子控制装置二周期性地交替导通、截止。

关键字：  直流电机，  电子控制，  

本发明涉及一种直流电机调速方法及其装置，在电机上串接一个用于控制所述电机的电压的控制电路装置，所述的控制电路装置包括并联的电子控制装置一和电子控制装置二，所述的电子控制装置二上串联有一降压元件;使所述的电子控制装置一与电子控制装置二周期性地交替导通、截止。通过所述的控制电路装置调整电机两端的电压，电子控制装置一和电子控制装置二轮流导通时电机在周期时间内的平均电压，实现直流电机的转速调节。结构简单，控制灵活，容易实现。

减小降压元件的发热，节约能源，提高效率。

1.一种直流电机调速方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)在电机上串接一个用于控制所述电机的电压的控制电路装置，所述的控制电路装置包括并联的电子控制装置一和电子控制装置二，所述的电子控制装置二上串联有一降压元件;(2)使所述的电子控制装置一与电子控制装置二周期性地交替导通、截止，当电子控制装置一导通，电子控制装置二截止时：忽略电子控制装置一导通时的电压，电机两端的电压与电源电压相等;当电子控制装置一截止，电子控制装置二导通时：忽略电子控制装置二导通时的电压，电机两端的电压为电源电压与降压元件的电压差;在周期为T的时间内：电子控制装置一导通时间为Ti，电子控制装置二导通时间为T2，T1+T2=T，则电子控制装置一和电子控制装置二轮流导通时电机在周期T时间内的的平均即可调节电机的电压，实现直流电机的转速调节。

2.一种实现前述直流电机调速方法的装置，其特征在于：包括串接于被调速电机的控制电路装置，所述的控制电路装置包括并联的电子控制装置一和电子控制装置二，以及交替向所述的电子控制装置一和电子控制装置二发出导通或截止指令信号的中央控制器，所述的电子控制装置二上串联有一降压元件;当电子控制装置一导通，电子控制装置二截止时：忽略电子控制装置一导通时的电压，电机两端的电压与电源电压相等;当电子控制装置一截止，电子控制装置二导通时：忽略电子控制装置二导通时的电压，电机两端的电压为电源电压与降压元件的电压差;在周期为T的时间内：电子控制装置一导通时间为Ti，电子控制装置二导通时间为T2，T1+T2=T，则电子控制装置一和电子控制装置二轮流导通时电机在周期T时间内的的平均电压，其中，Us为电源电压，U2为降压元件电压，调节T或Y.即可调节电机的电压。

技术领域[0001] 本发明涉及一种简易节能的直流电机调速方法及其装置。

背景技术[0002] 直流电机具有良好的启动和制动性能，在调速系统中获得广泛的应用，而调速性能是电机设备的能效指标之一，电机设备如小功率的直流风扇，依据其低价格、低能耗灵活方便等特点已由人们的日常生活运用发展到各个行业，已广泛应用到自动控制系统中，与仪器设备合为一体作为通风散热的部件之一。在目前能源短缺的环境下，简单灵巧而又具有较好节能效果的调速装置已成为人们关注的课题。

[0003] 小型直流电机一般采用以下两类常用的调速方式：

[0004] (1)在电机上串联电阻或串联稳压管、二极管等调整管的线性调压方式，这种方式通过串联调整元件降低供电电压，其电路较为简单，然而，此类电路只有改变降压网络的结构才能实现调速的调整，因此，只能实现有限或者选择几档转速的有级调节，不适合于转速的自动控制，而且，随着电机转速的降低，需增加调整元件，提高调整压降，因此调整元件的功耗越大，发热严重，既浪费能源又对电路提出新的要求。

[0005] (2)脉冲宽度调制(puLse width moduLation.简称PWM)，是将直流电压变换成脉冲电压，根据电机的转速来改变脉冲的持续时间或者脉冲的占空比例，有定宽调频法、调宽调频法和定频调宽法，常采用定频调宽法来改变占空比，从而改变电机电枢两端的平均电压，实现电机转速的改变。这种调速方式的优点是可以实现较宽的无级调速，低速运行稳定，效率较高，然而，PWM是控制直流电源的开与关两种状态，电源间歇供电，在关的状态依靠的是电机存在的惯性，因此为了保持电机转速的稳定，必须提高PWM的输出频率，提高开关速度，由此，电路产生对电源的干扰较大，对元器件的要求提高，同时也增加了线路的复杂性。

发明内容[0006] 本发明要克服现有直流电机调速方法和装置存在的上述不足，提供一种结构简单、稳定调速、节能的直流电机调速方法及其装置。

[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

[0008] 一种直流电机调速方法，其特征在于：包括如下步骤：

[0009] (1)在电机上串接一个用于控制所述电机的电压的控制电路装置，所述的控制电路装置包括并联的电子控制装置一和电子控制装置二，所述的电子控制装置二上串联有一降压元件;[0010] (2)使所述的电子控制装置一与电子控制装置二周期性地交替导通、截止，[0011] 当电子控制装置一导通，电子控制装置二截止时：忽略电子控制装置一导通时的电压，电机两端的电压与电源电压相等;当电子控制装置一截止，电子控制装置二导通时：

忽略电子控制装置二导通时的电压，电机两端的电压为电源电压与降压元件的电压差; 在周期为T的时间内：电子控制装置一导通时间为Ti，电子控制装置二导通时间为T2，T1+T2=T，则电子控制装置一和电子控制装置二轮流导通时电机在周期T时间内的的平均电压，其中，Us为电源电压，U2为降压元件电压，调节T或T.即可调节电机的电压，实现直流电机的转速调节。

[0013] 一种实现前述直流电机调速方法的装置，其特征在于：包括串接于被调速电机的控制电路装置，所述的控制电路装置包括并联的电子控制装置一和电子控制装置二，以及交替向所述的电子控制装置一和电子控制装置二发出导通或截止指令信号的中央控制器，所述的电子控制装置二上串联有一降压元件;[0014] 当电子控制装置一导通，电子控制装置二截止时：忽略电子控制装置一导通时的电压，电机两端的电压与电源电压相等;当电子控制装置一截止，电子控制装置二导通时：

忽略电子控制装置二导通时的电压，电机两端的电压为电源电压与降压元件的电压差;[0015] 在周期为T的时间内：电子控制装置一导通时间为Ti，电子控制装置二导通时间为T2，T1+T2=T，则电子控制装置一和电子控制装置二轮流导通时电机在周期T时间内的的平均电压Us -U2)dt]，其中，Us为电源电压，U2为降压元件电压，调节T或T.即可调节电机的电压。

[0016] 所述的电子控制装置一和电子控制装置二可以是下列之一：三极管、场效应管、光耦、继电器、可控硅或集成模块;所述的降压元件可以是下列之一：电阻、二极管、稳压管或集成稳压模块。

[0017] 本发明的技术构思：在一个结构比较简单的电路上，以较低的开关控制频率和较小的功率损耗，实现较为稳定的转速调节，提出如下的控制思想。根据直流电机的转速：

其中：Ua_一电机电枢电压(V)，Ia_一电机电枢电流(A)，Ra一电枢回路电CE阻(Q)，①一一励磁磁通(Wb)，CE--电势系数。当平滑地调节电机电枢两端的电压，可以实现电机的无级调速。

[0018] 工作时，设电源电压为Us，电机负载电压为UL，降压元件电压为U。，在周期为T的时间内：

[0019] (1)若电子控制装置一导通，电子控制装置二截止，则电机电压UL=US，电机获得最高电源电压Us，电机可以最高速运行;若电子控制装置一截止，电子控制装置二导通，则电机电压UL=US-U2;[0020] (2)若电子控制装置一和电子控制装置二全截止，则电机获得的电压为0，电机停止运行;[0021] (3)若电子控制装置一导通时间为Ti，电子控制装置二导通时间为T2，T1+T2=T，则电机的平均电压s - U2)dt]。从式中可以看出：调节T或T.都能调节电机的电压，一般简单地调节Ti时间即可。

[0022] 上述电路只设置了两路PWM控制支路，实际应用中也可再增加一条或一条以上的控制支路以作控制选择，以实现满意的启动、制动和平稳的调速特性。

[0023] 本发明的有益效果在于：

[0024] (1)本电路结构简单，控制灵活，容易实现。

[0025] (2)电路中将PWM以纯粹的电路“开”电路“断”两种状态改成电机负载“高电压”

与“低电压”的运行控制，不仅可以降低PWM的控制频率，减小对电源的冲击，也可减小电机这样的感性负载因电压、电流的剧烈变化而产生的磁场变化而引起的各种冲击和转速波动。

[0026] (3)当调整转速时，通过改变Ti或T。或T来调整占空比，例：T不变，调整T2大小即可实现转速调整，而不是单纯改变降压元件的降压大小，这样当转速较高时负载电流较大，这时T2较小，在降压元件上损耗的电能相应较小，若当转速减小时，T。增加，同时因转速降低负载电流大大减小，降压元件上消耗的电能依然较小，此电路不仅可减小降压元件的发热，也可节约能源，提高效率。

附图说明[0027] 图1是本发明调速装置的结构示意图。

[0028] 图2是本发明电子控制装置一导通时电机负载的电压与时间的关系结构图。

[0029] 图3是本发明电子控制装置二导通时电机负载的电压与时间的关系结构图。

[0030] 图4是本发明电子控制装置一和电子控制装置二轮流导通时电机负载的电压与时间的关系结构图。

具体实施方式[0031] 下面结合附图对本发明作进一步说明：

[0032] 参照图卜图4，本发明所述的一种直流电机调速装置，包括串接于被调速电机的控制电路装置，所述的控制电路装置包括并联的电子控制装置一和电子控制装置二，以及交替向所述的电子控制装置一和电子控制装置二发出导通或截止指令信号的中央控制器，所述的电子控制装置二上串联有一降压元件;[0033] 当电子控制装置一导通，电子控制装置二截止时：忽略电子控制装置一导通时的电压，电机两端的电压与电源电压相等;当电子控制装置一截止，电子控制装置二导通时：

忽略电子控制装置二导通时的电压，电机两端的电压为电源电压与降压元件的电压差;[0034] 在周期为T的时间内：电子控制装置一导通时间为Ti，电子控制装置二导通时间为T2，T1+T2=T，则电子控制装置一和电子控制装置二轮流导通时电机在周期T时间内的的平均电压(Us -U2)dt]，其中，Us为电源电压，U2为降压元件电压，调节T或T.即可调节电机的电压，实现直流电机的转速调节。

[0035] 所述的电子控制装置一和电子控制装置二可以是下列之一：三极管、场效应管、光藕、继电器、可控硅或集成模块;所述的降压元件可以是下列之一：电阻、二极管、稳压管或集成稳压模块。

[0036] 本发明的技术构思：在一个结构比较简单的电路上，以较低的开关控制频率和较小的功率损耗，实现较为稳定的转速调节，提出如下的控制思想。根据直流电机的转速：

Ua - Ra，苴中：Ua_一电机电枢电压(v)，Ia一一电机电枢电流(A)，Ra_一电枢回路电阻(Q)，①一一励磁磁通(Wb)，CE--电势系数。当平滑地调节电机电枢两端的电压，可以实现电机的无级调速。

[0037] 工作时，在电机上串接一个上述控制所述电机的电压的控制电路装置，使所述的电子控制装置一与电子控制装置二周期性地交替导通、截止。设电源电压为Us，电机负载电压为UL，降压元件电压为U。，在周期为T的时间内：

[0038] (1)若电子控制装置一导通，电子控制装置二截止，则电机电压UL=US，电机获得最高电源电压Us，电机可以最高速运行;若电子控制装置一截止，电子控制装置二导通，则电机电压UL=US-U2;[0039] (2)若电子控制装置一和电子控制装置二全截止，则电机获得的电压为0，电机停止运行;[0040] (3)若电子控制装置一导通时间为Ti，电子控制装置二导通时间为T。，T1+T2=T，则电子控制装置一和电子控制装置二轮流导通时电机的平均电压(U。- U2)dt]。从式中可以看出：调节T或T.都能调节电机的电压，实现直流电机的转速调节，一般简单地调节Ti时间即可。

[0041] 上述电路只设置了两路PWM控制支路，实际应用中也可再增加一条或一条以上的控制支路以作控制选择，以实现满意的启动、制动和平稳的调速特性。

[0042] 本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。