一、方向控制器：H橋
H橋電路是控制直流電機(jī)的最簡(jiǎn)單方法之一。下面的圖1顯示了H橋的簡(jiǎn)化電路圖：
用于直流電機(jī)方向控制的H橋電路
直流電機(jī)控制器有四個(gè)成對(duì)控制的開(kāi)關(guān)（1和4、2和3），當(dāng)其中任何一對(duì)閉合時(shí)，它們就會(huì)完成電路并為電機(jī)供電。因此，可以通過(guò)將某些開(kāi)關(guān)配對(duì)在一起來(lái)制作4象限電機(jī)，其中不斷變化的極性會(huì)對(duì)電機(jī)產(chǎn)生不同的影響。本質(zhì)上，該電路正在切換直流電機(jī)的引線，這將根據(jù)命令反轉(zhuǎn)其旋轉(zhuǎn)方向。它們很容易作為芯片出售，并且可以在大多數(shù)基于微處理器的控制器中找到，因?yàn)镠橋可以通過(guò)晶體管縮小到非常小的尺寸。
H橋不僅可以反轉(zhuǎn)電機(jī)方向，還可以用于速度控制。如果只需要方向控制，那么H橋?qū)⒂米魉^的非再生直流驅(qū)動(dòng)器。但是，可以增加更多的復(fù)雜性來(lái)創(chuàng)建再生直流驅(qū)動(dòng)器。圖2顯示了一個(gè)可視化再生驅(qū)動(dòng)器工作原理的圖表：
表示在直流電機(jī)上改變極性時(shí)速度和扭矩方向的圖表。請(qǐng)注意當(dāng)它們朝同一方向工作時(shí)如何產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，以及當(dāng)它們相反時(shí)如何實(shí)現(xiàn)斷裂。
大多數(shù)直流電機(jī)只需切斷電機(jī)的電源即可減速；再生驅(qū)動(dòng)器包括制動(dòng)功能，其中在電機(jī)運(yùn)行時(shí)切換極性將導(dǎo)致減速。象限1和3被認(rèn)為是電動(dòng)象限，其中電機(jī)在任一方向提供加速度，并且是非再生驅(qū)動(dòng)器控制的。象限2和4被認(rèn)為是制動(dòng)象限，電機(jī)正在減速，再生驅(qū)動(dòng)器從中受益。當(dāng)電機(jī)速度與電機(jī)扭矩相反時(shí)，電機(jī)變成發(fā)電機(jī)，其機(jī)械能將驅(qū)動(dòng)電流返回電源（稱(chēng)為再生制動(dòng)）。此功能可減少能量損失并可為電源充電，從而有效提高電機(jī)效率。
每個(gè)象限的電路圖，顯示了電機(jī)和電源電壓的大小。注意電流方向(I a)如何從電機(jī)移動(dòng)到象限2和4中的電源。
當(dāng)電機(jī)減速時(shí)，E a（電機(jī)產(chǎn)生/使用的電壓）大于電源電壓（V a），電流將流回電源。再生制動(dòng)目前正在電動(dòng)汽車(chē)和其他需要最大限度提高效率的應(yīng)用中進(jìn)行研究。這種方法不僅創(chuàng)造了直流電機(jī)控制，而且還提供了一種降低功耗的巧妙方法。
二、速度控制器：脈沖寬度調(diào)制(PWM)
正如我們關(guān)于交流電機(jī)控制器的文章中所見(jiàn)，PWM可用于多種電機(jī)。本質(zhì)上，PWM電路通過(guò)模擬電源電壓的降低/升高來(lái)改變電機(jī)速度?？烧{(diào)速驅(qū)動(dòng)控制器向電機(jī)發(fā)送周期性脈沖，當(dāng)與線圈電感引起的平滑效應(yīng)相結(jié)合時(shí)，使電機(jī)運(yùn)行起來(lái)就好像它是由較低/較高的電壓供電一樣。例如，如果12 V電機(jī)的PWM信號(hào)在每個(gè)周期的三分之二時(shí)間為高電平(12 V)，其余時(shí)間為低電平(0 V)，則電機(jī)將有效地以全電壓的三分之二運(yùn)行，或8 V。因此，電壓降低的百分比或PWM占空比將改變電機(jī)的速度。PWM實(shí)施起來(lái)既簡(jiǎn)單又便宜，而且?guī)缀蹩梢赃x擇任何占空比，從而幾乎可以連續(xù)控制電機(jī)速度。PWM通常與H橋配對(duì)，以實(shí)現(xiàn)速度、方向和制動(dòng)控制。
三、電樞控制器：可變電阻
影響直流電機(jī)速度的另一種方法是改變通過(guò)勵(lì)磁線圈或電樞饋入的電流。當(dāng)通過(guò)這些線圈的電流發(fā)生變化時(shí)，輸出軸的速度將發(fā)生變化，因?yàn)槠渌俣扰c電樞磁場(chǎng)的強(qiáng)度（由電流決定）成正比。與這些線圈串聯(lián)的可變電阻器或變阻器可用于改變電流，從而改變速度。用戶(hù)可以通過(guò)增加電樞線圈的電阻來(lái)降低轉(zhuǎn)速，也可以通過(guò)增加定子電阻來(lái)提高轉(zhuǎn)速，都是通過(guò)調(diào)節(jié)電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)的。請(qǐng)注意，這種方法會(huì)導(dǎo)致電機(jī)效率低下，因?yàn)樵黾与娮枰馕吨鴷?huì)損失更多的熱量能量，這就是PWM是首選直流電機(jī)控制器類(lèi)型的原因。
