三相交流伺服电机驱动系统的研究

第 ５期
李
军 ：三相交流伺服 电机驱 动系统的研究
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图 １ 交 流伺服进 给系统原理 图
高系统 的快速 性 ，抑 制 电流 环 内部 干扰 限制 最大 电
流，保障系统安全运行。电流环 中的电流调节器输
出控制 电压 与 外 加 调 制 电压 叠 加 ，送 人 脉 冲形 成 、 分配 和驱动 环 节 ，从 而 控 制 ＩＢ Ｇ Ｔ通 断 时 间 ，调 节 Ｐ ＷＭ 对 电动 机输 出的平 均功率 ，通 过霍尔 电流 传感
器检测 电枢 电流 ，形 成 电流反馈环节 。
速度环 的 作 用 是保 证 转 速 跟 随给 定 电压 变 化 ， 具有 良好 的跟 随性 ；对 负载 变化 具 有较 强 的 抗 干扰
作用 ，电机运行稳定 。
位置环作 为 系统外 环 ，其作 用 是保 证 系统 静 态 精度 和动态跟 踪 的能力 。半 闭环 结 构 以伺 服 电动 机 轴 的角位 移为 反馈 量 ，全 闭环结 构 以工 作 台 的直 线 位移作 为系统 的位 置反 馈 。位置 环 的位 置 检测 元 件 光 电编码 器将运 动 机构 实 时 的转 角变化 以脉 冲形 式 传输 到 Ｄ Ｐ中进 行编 码器 脉 冲计数 ，以获得 数字 化 Ｓ 位置信 息 。位置 环 的给 定可 以使 操 作者 在 现 场 即时 输入期 望的位 置数 据 ，也可 以由编 写好 的运 动轨 迹 程序 给出位置信 息。
本 文设计 的三相 交 流伺 服 电机 驱 动 系统主 要 由
功 率逆 变 、Ｐ ＷＭ、位 置 控 制 、速 度 控 制 、电 流 控
统能够实现高精度 、高动态性能等优点，越来越受
到人们 的关 注 。
制 、电动机等部分组成。伺服系统中有 电流环、速
度 环 、位置环 ，其 中分别 对 应有 电流调 节器 、速 度 调 节器 、位置 调 节 器 ，能够 实 现 系 统 的稳 态 精 度 、
第 ５期 ２１ ０２年 １ ０月
机
电
元
件
Ｖｏ ． ２ Ｎｏ ５ １３ ．
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ＥＬＥＣＴＲＯＭ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ Ｃ０Ｍ Ｐ ０ＮＥＮＴＳ
三相 交流 伺 服 电机 驱 动 系统 的研 究
李 星
（ 阳兴 华航 空 电器有 限责任公 司，２ 沈阳理 工大 学 信 息科 学与 工程 学院 ） 沈 ．
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摘 要 ：本 文 涉 及 的 三 相 交 流 伺服 驱 动 系统 用 于数 控 机 床 的 进 给 系统 ，以 永 磁 同 步 电动 机 为 执 行 元 件 ，基 于
转速 、电流双 闭环结构 ，数字／ 模拟一体化设计的总体设计方案。该驱动 系统具 有结构 紧凑 、经济耐用 、控制灵
活等 特 点 。 关 键 词 ：伺 服 电机 ；矢 量控 制 ；Ｄ Ｐ 正 弦脉 宽调 制 Ｓ；
接收 Ｃ Ｃ发来的速度与位移信号 ，控制电动机的转 Ｎ
速与方 向 ，使机床工作 台定 位和运 动轨迹精 确无误 。 目前在交 流伺 服控制 系 统 中 ，永磁 同步 电 动机 因其 结构简单 、运行 效率 高 、运行 可 靠 、其 矢量 控 制 系
２ 三相交流伺服 电机驱动系统的组成 环 节
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中图分类号 ：Ｔ ７ ４ Ｎ ８
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１０ ６ ３ （０ ２ ０ ０ １ ０ ０ ０— １３ ２ １ ）５— ０ ６— ４
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｈ ｔ ｔ ｒ ｆ ｒ Ｔｈｒ ｅ－ ｐ ａ ｅ ＡＣ ｅ ｖ ｏ ｏ ｔ ｄ ｎ ｔ ｅ Ａｃ ｕａ ｏ ｏ ｅ － ｈ ｓ － Ｓ ｒ ｏ Ｍ ｔｒ
动 态特性等控制 目标 。 电流环 和速度环均 为内环 。电流环 的作 用是提
本文设计的交流伺服驱动系统用于数控机床上
的进 给系 统。 受 控 电动 机 为 交 流 同 步 永 磁 电动 机
ＰＳ Ｍ Ｍ，与之配套 的速度 和转子磁极位置 检测装置 为
收 稿 日期 ：２ １ ０ ２一Ｏ Ｏ ６一 ８
１ 引 言
交流伺服 电机驱 动 系统是 数控 机床 的 重要组 成 部分 ，是数 控装 置与 机床 本体 之 间 的连接 环 节 。它
混合式光 电 编码器 ，控制 系 统结 构如 图 １所 示 。控
制方式 为转速 控制 和转 矩控 制 ，其 中 ，位置 控 制在
数控 机床的主令控制部分 不在本控制单元 之 内。
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