交流伺服系统.doc

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1、第三节交流伺服系统交流伺服电机分两大类：同步型：多用于机床进给传动控制（运动，位置）异步型：多用于机床主轴转速（调速）一．异步型交流电动机的变频调速的基本原理及特性。转速方程：n=60f1/p*(1-s)=n1(1-s)n—电机转速n1—定子转速磁场的同步转速f1—定子供电频率s—转差率p—极对数改变供电频率f1，可以改变其同步转速n1，实现调速运行。也称为变频调速。变频调速控制时，希望电动机的每极磁场保持额定值不变。由。E1=4.44f1N1φm.可知.φm的值是由E1和f1共同决定的，对E1.f1进行适当控制，就可使磁通φm保持额定

2、值不变。分两种情况：1.基频以下的恒磁通变频调速。从基频（电动机的额定频率f1n）向下调速的情况。要求降低供电频率的同时降低感应电动势，保持E1/f1=常数，称为恒磁通变频调速，属于恒转矩调速方式。2．基频以上的弱磁通变频调速。基频开始向上调速。频率由额定值f1n向上增大，但电压V1受额定电压V1n的限制不能再升高，只能保持V1=V1n不变，必然会使磁通随着f1的上升而减小，这属于近似的恒功率调速方式，两种情况综合起来。控制方式如图3-31所示。一．异步电动机变频调速系统以正弦波脉宽调制（SPWM）型v/f控制变频调速系统为例介绍系统结

3、构和工作原理。1．SPWM变频器图3-32所示脉宽调制技术中，以所期望的波形作为调试波，受它调制的信号称为载波。在SPWM中常用等腰调波，与光滑正弦曲线相比较，得到一组等幅而脉冲宽度随时间按正弦规律变化的矩形脉冲。输出基波电压的大小和频率可以通过改变正弦调制信号的幅值和频率而改变。1．SPWM逆变器的同步与异步调制。载频比N=fc/ff—正弦调制波的频率fc—三角载波的频率载波比N是否改变。分为同步，异步调制两种方式。（1）同步调制在改变f的同时或正比的改变fc，使N保持不变。优点：可保证输出波形对称缺点：当输出频率很低时，若仍保持N值

4、不变，会导致谐波含量变大，使电动机产生较大的脉动转矩。（1）异步调制改变f的同时，fc的值保持不变，使N值不断变化。优点：可使逆变器低频运行时N加大。缺点：可以使N值出现非整数，可能连续漂移，正，负半波不对称，当N不能是够大时，引起电机工作不平稳。（2）分段同步调制完用的GTR逆变器常用分段同步调制的方案。图3-34中恒转矩区，低速段采用异步调制，高速段分段同步化。N值不做改变，恒动率，取N=1，保持输出电压不变，可克服异步调制的缺点，保证输出波形对称。1．SPWM变频调速系统原理如图3-35，作用原理：（1）绝对值运算器。根据电动机正

5、反转的要求，给定电位器输出正值或负值电压。绝对值运算器输出单一极性的电压，输出电压的数值与输入相同，（2）函数发生器用来实现调速过程中电压u1和频率f1的协调关系。函数发生器的输入是正比于频率f1的电压信号，输出是正比于v1的电压信号。（3）逻辑控制器电位器→（正，负，零电压）逻辑开关→SPWM波输出→（正，逆顺序，停转）逆变器→电动机正，旋转，停止。逻辑控制还要完成各种保护控制第四节步进电动机控制系统控制方式：开环、闭环开环：不使用位置，速度检测，无反馈，没有闭环系统的稳定性问题，具有结构简单，使用维护方便，可靠性高。制造成本低等优点

6、。步进电动机受控于脉冲量，比直流电动机或者交流电动机组成的开环控制系统精度高。适用于精度要求不太高的机电一体化伺服传动系统。图4-36，开环步进电动控制系统框图。指令脉冲→环形分配器→功率驱动器→步进电动机→负载→输出一．步进电动机1．结构与工作原理工作原理分类{磁电式反应式反应式：步进电机定子绕阻中通以直流电，就会产生磁场，当u、v、w三个磁极绕组依次轮流通电，则就会依次产生磁场吸引转子转动。步距角，步进电机每步转过的角度。步进电机反转，只要改变通电绕组转换的次序。为使步距角减少，在转子和定子上开有很多定分的小齿，定子上开的齿有意错开

7、一个角度。1．步进电机的使用特性（1）步距误差直接影响执行部件的定位精度。单相通电时，步矩误差决定于定子和转子的分齿精度和各项定子错位角度的精度。多相通电时不仅与加工装配精度有关。还和各相电流的大小、磁路性能等因素有关。（2）最高启动频率和最高工作频率。空载时，电机由静止突然启动，并逐步的进入稳速运行，所允许的启动频率的最高值，称为最高启动频率,fg。fg与电机的负载惯量J有关，J↑→fg↓。国产步进电机fg最大1000~2000HZ,功率步进电机fg一般为500~800HZ。最高工作频率，电机连续运行时所能接受的最高频率。它与步距角一

8、起决定执行部件的最大运行速度，和fg一样决定于负载惯量J，还与定子相数、通电方式、控制电路的功率驱动器等因素有关。1．输出的转矩—频率特性输入频率增高后，输出力矩Td要降低。应根据负载要求参照高频输出转矩来