伺服电机的工作原理图
交流伺服电机的结构和原理
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课堂练习——结构
1.交流伺服电机由
和
构成,定Biblioteka 子 上有两个绕组,即励磁绕组L1和控制绕组
LK, 两个绕组在空间相差
电角度。
2.两相伺服电动机的转子结构一般有两种
:
和
。非磁
性空心转子由铝或铝合金的非磁性金属制成,
壁厚约0.2-0.8mm
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交流伺服电机的结构
两相伺服电动机 的转子结构一般 有两种:非磁性 空心转子和高电 阻率导条的笼型 转子。非磁性空 心转子由铝或铝 合金的非磁性金 属制成,壁厚约
0.2-0.8mm,
交流伺服电动机内部结构图
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交流伺服电机的原理
励磁绕组L1由 励磁电压UL供 电,控制绕组 LK由伺服放大 器供电,这两 绕组分别通过 相位差为90° 电角度的电流 时,产生旋转 磁场,旋转磁
Block Diagram
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交流伺服电机的外形
交流伺服电机 的外形
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交流伺服电机的结构
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交流伺服电机的结构
交流伺服电机也 由定子和转子构 成,定子 上有 两个绕组,即励 磁绕组L1和控 制绕组LK, 两 个绕组在空间相 差90°电角度。
(1)交流伺服电机结构有什么特点,旋转磁场 是怎么产生的?
(2)自转现象是如何产生的,如何消除?
交流伺服电机内部结构图及原理
交流伺服电机内部结构图及原理标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]一、交流伺服电机结构图二、原理交流伺服电机在定子上装有两个位置互差90°的绕组,一个是励磁绕组Rf,它始终接在交流电压Uf上;另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc。
所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。
交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式,但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性,无"自转"现象和快速响应的性能,它与普通电动机相比,应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。
目前应用较多的转子结构有两种形式:一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子,为了减小转子的转动惯量,转子做得细长;另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子,杯壁很薄,仅,为了减小磁路的磁阻,要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小,反应迅速,而且运转平稳,因此被广泛采用。
交流伺服电动机在没有控制电压时,定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场,转子静止不动。
当有控制电压时,定子内便产生一个旋转磁场,转子沿旋转磁场的方向旋转,在负载恒定的情况下,电动机的转速随控制电压的大小而变化,当控制电压的相位相反时,伺服电动机将反转。
交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似,但前者的转子电阻比后者大得多,所以伺服电动机与单机异步电动机相比,有三个显着特点:1、起动转矩大,?由于转子电阻大,其转矩特性曲线如图3中曲线1所示,与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比,有明显的区别。
它可使临界转差率S0>1,这样不仅使转矩特性(机械特性)更接近于线性,而且具有较大的起动转矩。
因此,当定子一有控制电压,转子立即转动,即具有起动快、灵敏度高的特点。
?2、运行范围较广.3、无自转现象)正常运转的伺服电动机,只要失去控制电压,电机立即停止运转。
当伺服电动机失去控制电压后,它处于单相运行状态,由于转子电阻大,定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性(T1-S1、T2-S2曲线)以及合成转矩特性(T-S 曲线)交流伺服电动机的输出功率一般是。
伺服电机工作原理与接线图讲解
伺服电机工作原理与接线图讲解
1. 伺服电机工作原理
伺服电机是一种能够实现精确定位和高速控制的电动机。
其工作原理主要基于
反馈控制系统。
在伺服电机中,通常包括一个电机、一个传感器、一个控制器以及一台驱动器。
电机通过控制器接收一定的输入信号,然后传感器不断监测电机的运动状态,并将信息反馈至控制器。
控制器根据反馈信息调整输出信号,从而使电机按照预定轨迹运动,实现精确的位置控制。
伺服电机的工作原理可以简单概括为:输入信号 -> 控制器 -> 驱动器 -> 电机 -> 运动 -> 反馈信号 -> 控制器调节。
2. 伺服电机接线图讲解
伺服电机的接线图通常包括电机本体和驱动器的连接方式。
下面给出一个常见
的伺服电机接线图:
伺服电机接线图示例:
- 电机信号线1 -> 驱动器信号输入1
- 电机信号线2 -> 驱动器信号输入2
- 电机信号线3 -> 驱动器信号输入3
- 电机供电正极 -> 驱动器电源正极
- 电机供电负极 -> 驱动器电源负极
- 地线连接
注:不同型号的伺服电机和驱动器接线方式可能有所差异,请根据具体设备手册进行连接。
通过正确接线,伺服电机和驱动器之间可以正确传递信号和功率,实现精确的
运动控制。
3. 总结
本文介绍了伺服电机的工作原理及接线图讲解。
通过了解伺服电机的工作原理,我们可以更好地理解其在自动化控制系统中的应用,实现精确控制和高效运动。
正确连接伺服电机和驱动器,也是确保系统正常运行和精确控制的关键步骤。
希望本文对读者有所帮助。
伺服电机内部结构及其工作原理
创作编号:BG7531400019813488897SX创作者:别如克*伺服电机内部结构伺服电机工作原理伺服电机原理一、交流伺服电动机交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置互差90°的绕组,一个是励磁绕组Rf,它始终接在交流电压Uf上;另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc。
所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。
交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式,但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性,无“自转”现象和快速响应的性能,它与普通电动机相比,应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。
目前应用较多的转子结构有两种形式:一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子,为了减小转子的转动惯量,转子做得细长;另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子,杯壁很薄,仅0.2-0.3mm,为了减小磁路的磁阻,要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小,反应迅速,而且运转平稳,因此被广泛采用。
交流伺服电动机在没有控制电压时,定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场,转子静止不动。
当有控制电压时,定子内便产生一个旋转磁场,转子沿旋转磁场的方向旋转,在负载恒定的情况下,电动机的转速随控制电压的大小而变化,当控制电压的相位相反时,伺服电动机将反转。
交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似,但前者的转子电阻比后者大得多,所以伺服电动机与单机异步电动机相比,有三个显著特点:1、起动转矩大由于转子电阻大,其转矩特性曲线如图3中曲线1所示,与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比,有明显的区别。
它可使临界转差率S0>1,这样不仅使转矩特性(机械特性)更接近于线性,而且具有较大的起动转矩。
因此,当定子一有控制电压,转子立即转动,即具有起动快、灵敏度高的特点。
2、运行范围较广3、无自转现象正常运转的伺服电动机,只要失去控制电压,电机立即停止运转。
伺服电机及其控制原理-PPT
开环伺服控制回路
位置控制 控制器 (NC装置)
步进 驱动器
步进马达
指令脉冲
脉冲马达
1脉冲 = 1步进角
例 步进角 0.36°的情况 1脉冲 → 0.36°的动作
1000脉冲 → 360°(1圈)
开环伺服控制回路
位置控制 控制器 (NC装置)
步进 驱动器
步进马达
位置 = 脉冲数 速度 = 脉冲频率
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问题8:伺服电机过热(电机烧毁)。
原因:1、负载惯性(负荷)太大,增大电机和控制器 的容量;2、设备(机械)松动、脱落,重新确认设备 (机械)各部件;3、与驱动器接线错误,确认电机和 控制器名牌,根据说明书检查是否接线错误。4、电机 轴承故障。5、电机故障(接地、缺相等)
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3.1 伺服控制器概述
伺服驱动器(servo drives) 又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”,是 用来控制伺服电机的一种控制器,其作用类似 于变频器作用于普通交流马达,属于伺服系统 的一部分,主要应用于高精度的定位系统。
44
伺服控制器的作用
1、按照定位指令装置输出的脉冲串,对工件进行定位控制。 2、伺服电机锁定功能:当偏差计数器的输出为零时,如果有外力
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需要我们注意的是: 伺服电机实际使用当中,必须了解电
机的型号规格,确认好电机编码器的分 辨率,才能选择合适的伺服控制器。
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松下伺服电机常见故障分析
问题1:对伺服电机进行机械安装时,应该 注意什么问题?
由于每台伺服电机都带有编码器,它是一个十分容易碎 的精密光学器件,过大的冲击力会使其破坏。因而在安 装的过程中要避免对编码器使用过大的冲击力。
开环伺服系统结构简图
数控装置发出脉冲指令,经过脉冲分配和功 率放大后,驱动步进电机和传动件的累积误 差。因此,开环伺服系统的精度低,一般可 达到0.01mm左右,且速度也有一定的限制。
伺服电机内部结构及其工作原理
伺服电机内部结构及其工作原理来源:网络伺服电机内部结构伺服电机工作原理伺服电机原理一、交流伺服电动机交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置互差90°的绕组,一个是励磁绕组Rf,它始终接在交流电压Uf上;另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc。
所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。
交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式,但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性,无“自转”现象和快速响应的性能,它与普通电动机相比,应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。
目前应用较多的转子结构有两种形式:一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子,为了减小转子的转动惯量,转子做得细长;另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子,杯壁很薄,仅0.2-0.3mm,为了减小磁路的磁阻,要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小,反应迅速,而且运转平稳,因此被广泛采用。
交流伺服电动机在没有控制电压时,定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场,转子静止不动。
当有控制电压时,定子内便产生一个旋转磁场,转子沿旋转磁场的方向旋转,在负载恒定的情况下,电动机的转速随控制电压的大小而变化,当控制电压的相位相反时,伺服电动机将反转。
交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似,但前者的转子电阻比后者大得多,所以伺服电动机与单机异步电动机相比,有三个显著特点:1、起动转矩大由于转子电阻大,其转矩特性曲线如图3中曲线1所示,与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比,有明显的区别。
它可使临界转差率S0>1,这样不仅使转矩特性(机械特性)更接近于线性,而且具有较大的起动转矩。
因此,当定子一有控制电压,转子立即转动,即具有起动快、灵敏度高的特点。
2、运行范围较广3、无自转现象正常运转的伺服电动机,只要失去控制电压,电机立即停止运转。
当伺服电动机失去控制电压后,它处于单相运行状态,由于转子电阻大,定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性(T1-S1、T2-S2曲线)以及合成转矩特性(T-S曲线)交流伺服电动机的输出功率一般是0.1-100W。
伺服电机工作原理图
伺服电机工作原理图伺服电机是一种能够精确控制位置、速度和加速度的电机,它在工业自动化领域中得到了广泛的应用。
伺服电机工作原理图是我们理解伺服电机工作原理的重要工具,下面我们将详细介绍伺服电机的工作原理图及其相关知识。
首先,我们来看一下伺服电机的基本结构。
伺服电机通常由电机、编码器、控制器和驱动器组成。
电机负责转动,编码器用于反馈位置和速度信息,控制器根据编码器的反馈信息计算出控制电机的信号,驱动器则将控制信号转换成电流驱动电机。
这些组件共同协作,实现了伺服电机的精准控制。
其次,我们来了解一下伺服电机的工作原理。
当控制器接收到控制信号后,它会根据编码器的反馈信息计算出电机应该输出的电流,驱动器将这个电流转换成电压施加在电机上,从而驱动电机转动。
同时,编码器会不断地监测电机的位置和速度,并将这些信息反馈给控制器,控制器根据反馈信息调整控制信号,使得电机能够按照预定的轨迹精确运动。
伺服电机的工作原理图中,控制器起着核心作用,它通过对编码器反馈信息的处理,实现对电机的精确控制。
控制器通常采用PID控制算法,通过比较实际位置和期望位置的偏差,计算出控制信号,使得电机能够快速而准确地响应外部指令。
此外,伺服电机的工作原理图中还包括了一些保护和监测功能。
比如过载保护、过压保护、过流保护等,这些保护功能能够有效地保护伺服电机和相关设备,延长其使用寿命。
总的来说,伺服电机工作原理图是伺服电机工作原理的直观表现,它展现了伺服电机各个组件之间的关系和作用,帮助我们更好地理解伺服电机的工作原理。
通过深入研究伺服电机的工作原理图,我们可以更好地应用伺服电机,提高生产效率,实现自动化控制。
在工业自动化领域,伺服电机作为一种高性能的执行元件,其精准的位置控制和快速的动态响应能力,使其在各种精密加工设备和自动化生产线中得到了广泛的应用。
通过深入了解伺服电机的工作原理图,我们可以更好地掌握伺服电机的工作原理,为工业自动化领域的发展做出更大的贡献。
交流伺服电机内部结构图及原理
二、原理 交流伺服电机在定子上装有两个位置互差90°的绕组,一个是励磁绕组Rf,它始终接在交流电压Uf上;另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。 交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式,但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性,无"自转"现象和快速响应的性能,它与普通电动机相比,应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式:一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子,为了减小转子的转动惯量,转子做得细长;另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子,杯壁很薄,仅0.2-0.3mm,为了减小磁路的磁阻,要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小,反应迅速,而且运转平稳,因此被广泛采用。 交流伺服电动机在没有控制电压时,定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场,转子静止不动。当有控制电压时,定子内便产生一个旋转磁场,转子沿旋转磁场的方向旋转,在负载恒定的情况下,电动机的转速随控制电压的大小而变化,当控制电压的相位相反时,伺服电动机将反转。 交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似,但前者的转子电阻比后者大得多,所以伺服电动机与单机异步电动机相比,有三个显着特点:1、起动转矩大,?由于转子电阻大,其转矩特性曲线如图3中曲线1所示,与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比,有明显的区别。它可使临界转差率S0>1,这样不仅使转矩特性(机械特性)更接近于线性,而且具有较大的起动转矩。因此,当定子一有控制电压,转子立即转动,即具有起动快、灵敏度高的特点。?2、运行范围较广.3、无自转现象)正常运转的伺服电动机,只要失去控制电压,电机立即停止运转。当伺服电动机失去控制电压后,它处于单相运行状态,由于转子电阻大,定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性(T1-S1、T2-S2曲线)以及合成转矩特性(T-S曲线) 交流伺服电动机的输出功率一般是0.1-100W。当电源频率为50Hz,电压有36V、110V、220、380V;当电源频率为400Hz,电压有20V、26V、36V、115V等多种。 交流伺服电动机运行平稳、噪音小。但控制特性是非线性,并且由于转子电阻大,损耗大,效率低,因此与同容量直流伺服电动机相比,体积大、重量重,所以只适用于0.5-100W的小功率控制系统。
直流电机伺服系统
第四节 直流电机伺服系统伺服电机是转速及方向都受控制电压信号控制的一类电动机,常在自动控制系统用作执行元件。
伺服电机分为直流、交流两大类。
直流伺服电机在电枢控制时具有良好的机械特性和调节特性。
机电时间常数小,起动电压低。
其缺点是由于有电刷和换向器,造成的摩擦转矩比较大,有火花干扰及维护不便。
直流伺服电动机的结构与一般的电机结构相似,也是由定子、转子和电刷等部分组成,在定子上有励磁绕组和补偿绕组,转子绕组通过电刷供电。
由于转子磁场和定子磁场始终正交,因而产生转矩使转子转动。
由图6-30可知,定子励磁电流产生定子电势F s ,转子电枢电流αi 产生转子磁势为F r ,F s 和F r 垂直正交,补偿磁阻与电枢绕组串联,电流αi 又产生补偿磁势F c ,F c 与F r 方向相反,它的作用是抵消电枢磁场对定子磁场的扭斜,使电动机有良好的调速特性。
永磁直流伺服电动机的转子绕组是通过电刷供电,并在转子的尾部装有测速发电机和旋转变压器(或光电编码器),它的定子磁极是永久磁铁。
我国稀土永磁材料有很大的磁能积和极大的矫顽力,把永磁材料用在电动机中不但可以节约能源,还可以减少电动机发热,减少电动机体积。
永磁式直流伺服电动机与普通直流电动机相比有更高的过载能力,更大的转矩转动惯量比,调速范围大等优点。
因此,永磁式直流伺服电动机曾广泛应用于数控机床进给伺服系统。
由于近年来出现了性能更好的转子为永磁铁的交流伺服电动机,永磁直流电动机在数控机床上的应用才越来越少。
二、直流伺服电机的调速原理和常用的调速方法由电工学的知识可知:在转子磁场不饱和的情况下,改变电枢电压即可改变转子转速。
直流电机的转速和其它参量的关系可用式6-19表示:φe K IRU n -=(6-19) 式中:n ——转速,单位为rpm ;U ——电枢电压,单位为V ; I ——电枢电流,单位为A ;R ——电枢回路总电压,单位为Ω; φ——励磁磁通,单位为Wb (韦伯); K e ——由电机结构决定的电动势常数。
伺服电机控制板原理图(最全)word资料
1 2 3 4 P0R11302 P0R14502 P0D2701 1 P0R10902 P0U2102 A P0C9501 P0C9502 P0T201 P0U2101 2 1 T2 R113 R145 R87 R91 P0R13701 P0R11301 P0C9002 P0C9001 P0C9101 P0C9102 P0R14501 P0D3002 P0D2702 4P0U2104 AC 3P0U2103 V- R137P0C10202 P0C10201 P0R13702 P0R13002 3 P0D3001 P0R12001 P0C10302 P0C10301 P0R12002 P0D3202 P0C10702 P0C10701 C102 C103 u1620 C107 P0C10602P0C10601 P0R9502 P0D3201 P0T203 9 D30 R120 D32 2 P0T202 C90 220uFP0R10901 U21 GBU1010 AC V+ D27 R109 C95 P0R8701 P0R8702 C85 P0C8501P0C8502 P0R9102 A C91 P0R9101 D39 L3 P0L302 P0L301 P0D3901 P0D3902P0T209 D28 P0D2801 P0D2802 P0TP33 TP33 P0R13001 R95 D38 P0D3802 P0D3801 P0C9602 P0C9601 P0C9802 P0C9801 P0R10702 P0R9501 R130 P0R13402 4 P0T204 10 P0T2021 4 P0S203 3 P0S204 C106 C96 C98 R107 P0C8702 P0C8701 OUT 15VP0TP39 TP39 C87 P0R13401 P0TP41 TP41 5 S2 P0R10701 R134 1N4148 U32P0C10002 P0C10001 P0U3202 P0T205 P0R15102 P0TP38 TP38 1 2 P0S202 P0S201P0R13102 6 P0T206 P0R13502 P0R13101 R135 5 N0U3403 U34.3 P0R14002P0R13501 R139 P0R13901 P0R13902 P0Q1502 P0U3105 3 P0Q1503 P0R15002UC3842AD1 R140 P0C10402 P0C10401 D33 P0D3302 P0D3301 P0R14001 P0R15001 P0R13601 P0R13602 P0R14601 P0R17902 P0R17802 P0R17702 P0R17602 P0R14102 P0R14101 C104 P0R17901 P0R17801 P0R17701 P0R17601 P0R14602 R179 R178R177 R176 R175 R133 P0R13301 P0R13302 C U34 P0U3404 P0U3401 P0R17502R146 P0R17501 R141 P0R15201 R136 R150 P0R15202 GND Q15 1 P0Q1501 20N60 2 4 2 3 RT/CT P0U3102 VFB P0U3103 I SEN P0U3104 VCC P0U3107 7 C94 P0C9401 P0C9402 C108 P0C10801 P0C10802 P0R15101 R131 C99 U31 D29 P0D2902 P0D2901 3 R151 P0U3203 B P0C9901 P0C9902 OUT GND P0C10102 P0C10101 1P0U3201 IN 2 R106 P0R10602 P0R10601 C100 C101 B P0TP40 TP40 1 COMP P0U3108 8 V REFP0U3106 6 OUT P0U3101 R152 C P0U3403 P0U3402 P0Q903 Optoisolator1P0C10501P0C10502 3 C105 K Q9 VREF P0Q901 A D Title P0R14901 2 P0Q902P0R14902 1 R149 T21 of Power source.SchDoc Size A4 Date: File: 1 2 3 2021-5-24 Sheet of D:\Program Files\..\T21 of Power source.SchDoc By: Drawn 4 Number Revision D任务六伺服电机多点定位控制系统教学设计课程名称电力系统电气控制与PLC应用学习主题伺服电机多点定位控制授课专业电力系统自动化技术主讲教师赵慧娴学情分析伺服电机的多点定位控制是在单点定位的基础上增加上位机控制,上位机的可视化编程方法与触摸屏类似,所以这一任务的难度不大。
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伺服电机的工作原理图?
伺服电机工作原理——伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。
永磁交流伺服系统具有以下等优点:(1)电动机无电刷和换向器,工作可靠,维护和保养简单;(2)定子绕组散热快;(3)惯量小,易提高系统的快速性;(4)适应于高速大力矩工作状态;(5)相同功率下,体积和重量较小,广泛的应用于机床、机械设备、搬运机构、印刷设备、装配机器人、加工机械、高速卷绕机、纺织机械等场合,满足了传动领域的发展需求。
永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模式混合式的发展后,目前已经进入了全数字的时代。
全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等确定,还充分发挥了数字控制在控制精度上的优势和控制方法的灵活,使伺服驱动器不仅结构简单,而且性能更加的可靠。
现在,高性能的伺服系统,大多数采用永磁交流伺服系统其中包括永磁同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。
伺服驱动器有两部分组成:驱动器硬件和控制算法。
控制算法是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一,是国外交流伺服技术封锁的主要部分,也是在技术垄断的核心。
2 交流永磁伺服系统的基本结构
交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成,其结构组成如图1所示。
其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。
我们的交流永磁同步驱动器其集先进的控制技术和控制策略为一体,使其非常适用于高精度、高性能要求的伺服驱动领域,还体现了强大的智能化、柔性化是传统的驱动系统所不可比拟的。
目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心,其优点是可以实现比较复杂的控制算法,事项数字化、网络化和智能化。
功率器件普遍采用以智能功率模块(IPM)为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。
图1 交流永磁同步伺服驱动器结构
伺服驱动器大体可以划分为功能比较独立的功率板和控制板两个模块。
如图2所示功率板(驱动板)是强电部,分其中包括两个单元,一是功率驱动单元IPM 用于电机的驱动,二是开关电源单元为整个系统提供数字和模拟电源。
控制板是弱电部分,是电机的控制核心也是伺服驱动器技术核心控制算法的运行载体。
控制板通过相应的算法输出PWM信号,作为驱动电路的驱动信号,来改逆变器的输出功率,以达到控制三相永磁式同步交流伺服电机的目的。
3 功率驱动单元
功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流,得到相应的直流电。
经过整流好的三相电或市电,再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。
功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。
整流单元(AC-DC)主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。
逆变部分(DC-AC)采用采用的功率器件集驱动电路,保护电路和功率开关于一体的智能功率模块(IPM),主要拓扑结构是采用了三相桥式电路原理图见图3,利用了脉宽调制技术即PWM(Pulse Width Modulation)通过改变功率晶体管交替导通的时间来改变逆变器输出波形的频率,改变每半周期内晶体管的通断时间比,也就是说通过改变脉冲宽度来改变逆变器输出电压副值的大小以达到调节功率的目的。
4 控制单元
控制单元是整个交流伺服系统的核心,实现系统位置控制、速度控制、转矩和电流控制器。
所采用的数字信号处理器(DSP)除具有快速的数据处理能力外,还集成了丰富的用于电机控制的专用集成电路,如A/D转换器、PWM发生器、定时计数器电路、异步通讯电路、CAN总线收发器以及高速的可编程静态RAM和大
容量的程序存储器等。
伺服驱动器通过采用磁场定向的控制原理( FOC) 和坐标变换,实现矢量控制(VC) ,同时结合正弦波脉宽调制(SPWM)控制模式对电机进行控制。
永磁同步电动机的矢量控制一般通过检测或估计电机转子磁通的位置及幅值来控制定子电流或电压,这样,电机的转矩便只和磁通、电流有关,与直流电机的控制方法相似,可以得到很高的控制性能。
对于永磁同步电机,转子磁通位置与转子机械位置相同,这样通过检测转子的实际位置就可以得知电机转子的磁通位置,从而使永磁同步电机的矢量控制比起异步电机的矢量控制有所简化。
伺服驱动器控制交流永磁伺服电机( PMSM)伺服驱动器在控制交流永磁伺服电机时,可分别工作在电流(转矩) 、速度、位置控制方式下。
系统的控制结构框图如图4所示由于交流永磁伺服电机(PMSM) 采用的是永久磁铁励磁,其磁场可以视为是恒定;同时交流永磁伺服电机的电机转速就是同步转速,即其转差为零。
这些条件使得交流伺服驱动器在驱动交流永磁伺服电机时的数学模型的复杂程度得以大大的降低。
从图4可以看出,系统是基于测量电机的两相电流反馈和电机位置。
将测得的相电流结合位置信息,经坐标变化(从a ,b ,c 坐标系转换到转子d ,q 坐标系) ,得到分量,分别进入各自得电流调节器。
电流调节器的输出经过反向坐标变化(从d ,q 坐标系转换到a ,b ,c 坐标系) ,得到三相电压指令。
控制芯片通过这三相电压指令,经过反向、延时后,得到6 路PWM 波输出到功率器件,控制电机运行。
系统在不同指令输入方式下,指令和反馈通过相应的控制调节器,得到下一级的参考指令。
在电流环中,d ,q 轴的转矩电流分量是速度控制调节器的输出或外部给定。
而一般情况下,磁通分量为零( = 0) ,但是当速度大于限定值时,可以通过弱磁(< 0) ,得到更高的速度值。
图4 系统控制结构
从a,b,c坐标系转换到d,q坐标系有克拉克(CLARKE)和帕克(PARK)变换来是实现;从d,q坐标系转换到a,b,c坐标系是有克拉克和帕克的逆变换来
是实现的。
以下是两个变换公式,克拉克变换(CLARKE):。