直流伺服電動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(xiàn)代直流電動機調速設備通常采用晶閘管（SCR，SCR）調速系統(tǒng)和晶體管脈寬調制（PWM）調速系統(tǒng)。

1.晶閘管調速系統(tǒng)

1）晶閘管調速系統(tǒng)主電路

晶閘管速度控制系統(tǒng)使用大功率晶閘管。它具有兩個功能。一種是將電網(wǎng)中的交流電整流并將其轉換為直流電。另一個在電動機制動時在可逆控制電路中。電機的慣性性能被轉換為電能，并反饋到交流電網(wǎng)以實現(xiàn)反向。要控制晶閘管，您需要提供一個觸發(fā)脈沖發(fā)生器以生成適當?shù)挠|發(fā)脈沖。晶閘管整流器電路有幾種類型，在數(shù)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。每一組通過三相電橋連接，兩組互不平行，分別實現(xiàn)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，另一組處于逆變器待機狀態(tài)。當電動機速度降低時，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個脈沖旋轉一次。由于晶閘管以較高的速度觸發(fā)，流過電動機的電流幾乎是連續(xù)的。

工作過程如下。當ωt=π/6 +α時，S11打開，在此之前S16打開。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S12且S16斷開。此時，S11和S12接通，并且電動機兩端的電壓為Ud=UAC。這樣，每隔π/3，另一個晶閘管就會導通，并且重復上述過程。

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

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(tǒng)的操作條件和自動速度調節(jié)過程如下。

當系統(tǒng)以相對較小的速度設置電壓運行時，由于電機暫時不旋轉，因此速度反饋電壓Un=0，反饋偏差電壓ΔUn=，經過放大器后，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時也上升到某個較大的值。電壓（電流不超過允許值）時間開始工作。隨著速度的增加，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，整流器輸出電壓Ud也下降，并且電動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(wěn)。如前所述，電動機速度可以接近給定速度，偏差的大小與放大倍數(shù)密切相關。但是，這種系統(tǒng)原則上是有偏差的，因此稱為差速控制系統(tǒng)。

4）晶閘管電源，速度和電流的雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)

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

速度電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)如圖所示。為了實現(xiàn)速度和電流的兩個反饋分別工作，系統(tǒng)中設置了兩個調節(jié)器來分別調節(jié)速度和電流，并且在兩者之間實現(xiàn)了級聯(lián)。

2.晶體管直流脈寬（PWM）調速系統(tǒng)

1）晶體管速度控制系統(tǒng)的主電路

開關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（也稱為電橋型）和T型組成。每個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關放大電路和不可逆開關放大電路。

圖為廣泛使用的H型開關電路的工作原理，該電路是由4個二極管和4個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，并被添加到開關電源管VT1 。 ?VT4的基礎。如果電動機正常運行，則在0tt1的時間間隔內，U2和U3變?yōu)楦唠娖?，并且功率晶體管VT2和VT3導通，這時在兩端添加電源和+ Ed。用于為電動機供電的電樞電流的方向從電源+ Ed通過VT3→電動機→VT2→返回到電源。在時間段t1≤tt2中，U1和U3均處于低電平，VT1和VT3均終止，+ Ed被阻斷。此時，U2仍處于高電平，此時，由于電樞電感，電流繼續(xù)在VT2和續(xù)流二極管VD4中循環(huán)。當t2≤tt3時，U2和U3同時為正，通過VT2和VT3將+ Ed加到電動機的兩端，電流繼續(xù)流動。當t3≤tT時，U2和U4同時為負，電源被切斷，U3為正，因此電樞電流流過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管的驅動信號不同。

2）晶體管直流脈寬調制（PWM）速度控制系統(tǒng)

（1）直流PWM伺服驅動器的工作原理

PWM驅動單元利用大功率晶體管的開關特性調制以固定頻率接通和斷開的固定電壓DC電源，一個周期的接通和斷開時間如下：您可以通過更改直流伺服電機電樞電壓的“占空比”來更改平均電壓，從而控制電機的速度。

圖中顯示了PWM控制的示意圖。可控開關S每隔一定的時間重復開/關，當S為ON時，電機U的兩端都通電。為了供給能量，電動機存儲能量，并且當開關S斷開時，停止向電動機的能量供給。當開關S關斷時，電樞電感中存儲的能量繼續(xù)使電動機電流通過續(xù)流二極管VD循環(huán)。

在電動機兩端施加圖中所示的電壓波形，從電動機獲得的平均電壓如下。

有一個公式。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驅動系統(tǒng)原理的框圖。

在圖中，PWM驅動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，如果三角波高于控制電壓，則輸出為“空”，反之，輸出為“占空比”，占空比可以通過改變控制電壓Uk來改變。輸出波形如圖所示。

脈沖分配電路根據(jù)功率轉換電路的工作模式對V/W轉換信號執(zhí)行適當?shù)倪壿嬣D換，并將其分配給基本驅動電路，以滿足開/關定時脈沖的電壓要求。當電源轉換電路工作時。