交流永磁同步伺服电机及其驱动技术

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1、www.plcworld.cn交流永磁同步电机及其驱动交流永磁同步电机及其驱动技术技术11、、交流永磁同步电机结构和工作原理交流永磁同步电机结构和工作原理22、、交流永磁同步电机交流永磁同步电机磁场定向控制技术磁场定向控制技术33、交流永磁同步电机、交流永磁同步电机PWMPWM控制控制44、交流永磁同步电机驱动器、交流永磁同步电机驱动器www.plcworld.cnwww.plcworld.cn直流伺服电机存在如下缺点：直流伺服电机存在如下缺点：它的电枢绕组在转子上不利于散热；它的电枢绕组在转子上不利

2、于散热；由于绕组在转子上，转子惯量较大，不利于高速响由于绕组在转子上，转子惯量较大，不利于高速响应；应；电刷和换向器易磨损需要经常维护、限制电机速度、电刷和换向器易磨损需要经常维护、限制电机速度、换向时会产生电火花限制了它的应用环境。换向时会产生电火花限制了它的应用环境。如果能将电刷和换向器去掉，再把电枢绕组移到定子如果能将电刷和换向器去掉，再把电枢绕组移到定子上，就可克服这些缺点。上，就可克服这些缺点。交流伺服电机就是这种结构的电机。交流伺服电机就是这种结构的电机。交流伺服电机有两类：交流伺

3、服电机有两类：同步电机同步电机和和感应电机感应电机www.plcworld.cnwww.plcworld.cn永磁同步电机（永磁同步电机（PMSMPMSM））（（PermanentMagnetSynchronousMotorPermanentMagnetSynchronousMotor））11、结构和工作原理、结构和工作原理www.plcworld.cnwww.plcworld.cn主要由定子、转子及测量转子位置的传感器构成。主要由定子、转子及测量转子位置的传感器构成。定子和一般的三相感应电机类似，

4、采用三相定子和一般的三相感应电机类似，采用三相对称对称绕绕组结构，它们的轴线在组结构，它们的轴线在空间空间彼此相差彼此相差120120度。度。转子上贴有磁性体，一般有两对以上的磁极。转子上贴有磁性体，一般有两对以上的磁极。位置传感器一般为光电编码器或旋转变压器位置传感器一般为光电编码器或旋转变压器。。www.plcworld.cnwww.plcworld.cn三相异步交流感应电机的工作原理三相异步交流感应电机的工作原理感应电机当其对称三相绕组接通感应电机当其对称三相绕组接通对称三相电源对称三相电源

5、后，流过绕组的电流在定转子气隙中建立起旋转后，流过绕组的电流在定转子气隙中建立起旋转磁场，其转速为磁场，其转速为::60fnrpmsp式中f—电源频率；p—定子极对数。即磁场的转速正比于电源频率，反比于定子的极即磁场的转速正比于电源频率，反比于定子的极对数；对数；磁场的旋转方向取决于绕组电流的相序。磁场的旋转方向取决于绕组电流的相序。www.plcworld.cnwww.plcworld.cn由于电磁感应作用，闭合的转子导体内将由于电磁感应作用，闭合的转子导体内将产生感应电流。产生感应电流。

6、这个电流产生的磁场和定子绕组产生的旋这个电流产生的磁场和定子绕组产生的旋转磁场相互作用产生电磁转矩，从而使转转磁场相互作用产生电磁转矩，从而使转子子““跟着跟着””定子磁场旋转起来，其转速为定子磁场旋转起来，其转速为nn。。nn总是低于总是低于nsns（异步），否则就不会通过切（异步），否则就不会通过切割磁力线的作用在转子中产生感应电流。割磁力线的作用在转子中产生感应电流。www.plcworld.cnwww.plcworld.cn永磁同步交流电机永磁同步交流电机的工作原理的工作原理定子转组产生旋

7、转磁场的机理与感应电机是相同定子转组产生旋转磁场的机理与感应电机是相同的。的。其不同点是转子为永磁体且其不同点是转子为永磁体且nn与与nsns相同相同（同步）。（同步）。60fnnrpmsp两个磁场相互作用产生转矩。两个磁场相互作用产生转矩。定子绕组产生的旋转磁场可看作一对旋转磁极吸定子绕组产生的旋转磁场可看作一对旋转磁极吸引转子的磁极随其一起旋转。引转子的磁极随其一起旋转。www.plcworld.cnwww.plcworld.cnTFFsin()rssr要想实现四象限运行，

8、关键是力矩的控制。在永磁直流电机中，T=KtI。I为直流，只要改变电流的大小就能改变力矩。而交流电机中Fs是由三相交流电产生的，绕组中的电压及电流是交流，是时变量，转矩的控制要复杂得多。能否找到一种方法使我们能够象控制直流电机那样控制交流电机？20世纪70年代初发明了矢量控制技术，或称磁场定向控制技术。通过坐标变换，把交流电机中交流电流的控制，变换成类似于直流电机中直流电流的控制，实现了力矩的控制，可以获得和直流电机相似的高动态性