伺服与变频应用技术项目化教程项目2 思考与练习参考答案

项目2 思考与练习参考答案
一、选择题
1. A
2. B
3. C
4. C
5. D
6. C
7. B
8. D
二、填空题
1．定子部分、转子部分、鼠笼形转子、非磁性杯形转子；2.交流伺服电动机、速度及位置传感器、电流反馈、速度反馈、位置反馈；3. 功率变换主电路、控制电路、驱动电路；
4. 速度、位置；
5. 模拟控制方式、数字控制方式、数宇-模拟混合控制方式、软件伺服控制方式；
6. 变极（p）调速、变转差（s）调速和变频（f）调速；
7. 晶闸管调压调速技术、转子串电阻调速技术、晶闸管串级调速技术、变频调速技术；
8. 同步式、异步式、分段同步式
三、判断题
1. ×
2. √
3. C
4. C
5. √
6. √
7. ×
8. ×
9. √
四、简答题
1.答：交流伺服要好一些，因为是正弦波控制，转矩脉动小。

无刷直流伺服是梯形波。

但直流伺服比较简单，便宜。

2．答：主要优点有：
（1）无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。

（2）定子绕组散热比较方便。

（3）惯量小，易于提高系统的快速性。

（4）适应于高速大力矩工作状态。

（5）同功率下有较小的体积和重量。

主要缺点：
（1）永磁交流伺服系统采用了编码器检测磁极位置，算法复杂；
（2）交流伺服系统维修比较麻烦，因为电路结构复杂；
（3）交流伺服驱动器可靠性不如直流伺服，因为板件太过于精密。

3．答：交流伺服电机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似，它的转子通常为笼型结构，也是属于感应电动机，所以理想空载转速总是低于同步转速。

4．答：对于两相伺服电机，如果励磁绕组和控制绕组中加的电压是对称的，便可得到圆形的旋转磁场。

但如果两者的幅值不同，或是相位差不是90°，得到的便是椭圆形的旋转磁场。

改变控制电压的大小或是改变它与励磁电压之间的相位角，都能使电动机气隙中旋
转磁场的椭圆度发生变化，从而影响电磁转矩，当负载转矩一定时，达到改变转速的目的。

5．答：转子电阻大，起动转矩也大，根据电动机的人工机械特性，电阻过大也会降低起动转矩，从而影响快速响应性能。

6．答：交流伺服系统具有电流反馈、速度反馈和位置反馈的三闭环结构形式，其中电流环和速度环为内环（局部环），位置环为外环（主环）。

电流环的作用是使电机绕组电流实时、准确地跟踪电流指令信号，限制电枢电流在动态过程中不超交流伺服电机及其控制过最大值，使系统具有足够大的加速转矩，提高系统的快速性。

速度环的作用是增强系统抗负载扰动的能力，抑制速度波动，实现稳态无静差。

位置环的作用是保证系统静态精度和动态跟踪的性能，这直接关系到交流伺服系统的稳定性和能否高性能运行，是设计的关键所在。

7．答：交流伺服系统电流检测装置通常采用电阻隔离检测或霍尔电流传感器。

直流伺服电机只需一个电流环，而交流伺服电机（两相交流伺服电机除外）则需要两个或三个。

其构成方法也有两种：一种是交流电流直接闭环；另一种是把三相交流变换为旋转正交双轴上的矢量之后再闭环，这就需要把电流传感器的输出信号进行坐标变换的接口电路。

8．答：把每一等份的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的等高矩形脉冲来代替，矩形脉冲的中点与正弦脉冲的中点重合，且使各矩形脉冲面积与相应各正弦部分面积相等，形成脉冲序列。

各矩形脉冲在幅值不变的条件下，其宽度随之发生变化。

这种脉冲的宽度按正弦规律变化并和正弦波等效的矩形脉冲序列称为SPWM（Sinusoidal PWM）波形。

通常产生SPWM波形的方法主要有两种：一种是利用微处理器计算查表得到，它常需复杂的算法；另一种是利用专用集成电路（ASIC）来产生PWM脉冲，不需或只需少许编程，使用起来较为方便。