最新交流永磁同步伺服电机及其驱动技术(精)
交流伺服电机的驱动
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华中数控
四、伺服驱动器的接线：
1. 主回路接线：
1）驱动器R、S、T电源线的连接； 2）驱动器与电动机电源线之间的接线；
2. 控制电源类接线：
1）r 、t控制电源接线； 2）I/O接口控制电源接线；
3. 信号指令线
1)指令接口 2)I/O接口 3)反馈检测类接线
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二 伺服驱动器的电气控制原理
1.外部控制电路结构 2.内部电路结构
控制电路结构 功率电路结构
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非熔断丝
交流电源 1 断路器 注 2
注3
L1 L2
器
变 压
L3
PE
注1
接地排
低通滤波器
交流电源 2 注 4
接 触 器 注5 器
灭弧器
电 抗 器 注6
DC24V 开关电源
进给驱动装置电源供电示意图
调整积分增益KⅥ值。将积分增益KVI值渐渐加大，使积分效应渐渐产生。 由前述对积分控制的介绍可看出，KVP值配合积分效应增加到临界值后将产生振 荡而不稳定，如同KVP值一样，将KVI值往回调小，使振荡消除、旋转速度稳定。 此时的KVI值即初步确定的参数值。
调整微分增益KVD值。微分增益主要目的是使速度旋转平稳，降低超调量。 因此，将KVD值渐渐加大可改善速度稳定性。
控制核心：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，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、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。可以实现比较复杂的 控制算法，实现数字化、网络化和智能化。
交流伺服电机
交流伺服电机交流伺服电机是一种广泛应用于工业自动化领域的电机类型，在现代生产中发挥着重要作用。
交流伺服电机通过内置的编码器反馈系统，可以实现精确的位置控制和速度控制，从而提高了生产效率和产品质量。
本文将介绍交流伺服电机的工作原理、应用领域以及优势特点。
工作原理交流伺服电机通过电子控制系统控制电流的大小和方向，从而控制电机转子的位置和速度。
其工作原理包括位置控制回路、速度控制回路和电流控制回路。
位置控制回路接收编码器反馈信号，比较目标位置和当前位置之间的差异，通过控制电流大小和方向来驱动电机转子转动至目标位置。
速度控制回路根据编码器反馈信号和设定速度值之间的差异，控制电机的转速。
电流控制回路则根据速度控制回路的输出，控制电机的电流大小和方向，以实现精确的速度控制。
应用领域交流伺服电机广泛应用于各种自动化设备和机械领域，如工业机器人、数控机床、包装设备、印刷设备等。
在这些领域，交流伺服电机可以提供精确的位置控制和速度控制，满足高效生产的需求。
同时，在医疗设备、航空航天等领域也有着重要应用，用于控制精密的运动系统。
优势特点交流伺服电机相比其他类型的电机具有以下优势特点：•高精度：交流伺服电机具有较高的控制精度，可以实现微米级的定位精度，适用于需要高精度控制的应用。
•高效率：交流伺服电机运行稳定，能够提供较高的效率，降低能源消耗，节省生产成本。
•响应速度快：交流伺服电机响应速度快，可以在短时间内实现从静止到目标速度的转变，提高生产效率。
•可编程控制：交流伺服电机可以通过程序控制实现各种运动模式和轨迹规划，满足不同应用的需求。
总体而言，交流伺服电机在工业自动化领域具有重要地位，通过其高精度、高效率和快速的特点，为生产提供了稳定可靠的动力支持。
本文简要介绍了交流伺服电机的工作原理、应用领域以及优势特点，希望能够帮助读者更好地了解交流伺服电机的基本知识。
交流永磁同步电机数字伺服技术
交流永磁同步电机数字伺服技术伺服技术是现代工业重要的支柱性技术，随着近年来不断的进展，沟通伺服在无数场合逐步取代了以往的直流伺服技术，而三相沟通永磁同步(PermanentMagnetSynchronousMotor，简称PMSM)是沟通永磁伺服电动机的一种，随着永磁体性能的提高和价格的下降，以及由永磁取代绕线式转子中的励磁绕组所带来的一系列优点如转子无发热问题、控制系统容易、具有较高的运行效率和较高的运行速度等等。
在数控机床，等小功率应用场合，已获得了广泛应用。
随着现代工业对精密化、高速化、高性能的要求的不断进展，传统的控制器在高要求的场合已经不能够胜任，在无数要求高实时性，高效率的场合，就必需要用特地的数字信号处理器()来代替传统的控制器的部分功能。
特殊是在控制算法复杂或对算法举行改进优化的时候，DSP独特的迅速计算的能力就显然的体现出来。
另外，随着创造技术的长进和技术的进展，沟通伺服也得到了长足的进展。
集三相和庇护、隔离电路、能耗制动电路等功能为一体的智能功率模块、先进的电力器件的浮现、使沟通伺服控制更便利、功耗更低、开关时光更短、变频范围更宽、性能更优越。
这些都使沟通伺服相对直流伺服体现出了显然的优越性。
1 系统概述沟通伺服数字化系统的硬件由DSP作为信号处理器，用旋转和提供反馈信号，智能功率模块IPM作为逆变器，经传感器出来的信号经过滤波整形等处理后反馈给DSP举行运算，DSP经过对参考信号和反馈信号的处理运算来调整伺服系统的电流环，速度环，和位置环的控制，最后输出信号经过隔离驱动IPM模块实现电机的伺服闭环控制。
系统的硬件结构1所示。
图1硬件结构图系统的控制为三环控制方式，位置控制是外环，也是终于目标，速度第1页共3页。
永磁同步伺服电机驱动器原理
永磁同步伺服电机驱动器原理永磁同步电机是一种无刷直流电机，它具有良好的动态响应、高效率和高扭矩密度。
它由一个转子和一个固定的定子组成。
转子上带有永磁体，而定子上带有绕组。
当电流通过定子绕组时，会在转子上产生一个磁场，从而产生转矩。
首先，功率电子器件用于将输入电源的直流电转换为可控制的交流电。
常见的功率电子器件有三相桥式整流器和三相桥式逆变器。
三相桥式整流器可以将输入的三相交流电转换为直流电，而三相桥式逆变器则可以将输入的直流电转换为控制的三相交流电。
其次，控制电路负责生成适当的控制信号来控制功率电子器件的开关状态。
控制电路通常由微处理器或DSP（数字信号处理器）组成，它接收来自传感器的反馈信号，并根据预先设定的控制算法生成控制信号。
最后，传感器反馈用于实时监测电机的位置和速度，并将这些信息发送给控制电路。
常用的传感器包括光电编码器、霍尔传感器和电流传感器。
光电编码器可以测量电机转子的位置，霍尔传感器可以检测磁场偏差，而电流传感器可以测量电机的电流。
在实际应用中，永磁同步伺服电机驱动器通常采用闭环控制系统。
闭环控制意味着控制电路会不断地检测电机的实际位置和速度，并与预期位置和速度进行比较。
如果存在误差，控制电路会调整功率电子器件的开关状态来纠正误差，并使实际位置和速度接近预期值。
总之，永磁同步伺服电机驱动器通过功率电子器件、控制电路和传感器反馈来实现对永磁同步电机转速和位置的控制。
它具有高效率、高响应和高精度的特点，被广泛应用于自动化领域，如机床、印刷设备和机器人等。
现代高性能永磁交流伺服系统综述传感装置与技术篇
现代高性能永磁交流伺服系统综述传感装置与技术篇一、本文概述随着科技的不断进步和工业生产的快速发展，现代高性能永磁交流伺服系统在各领域的应用越来越广泛。
这些系统以其高精度、高效率、高可靠性等优点，在机器人、数控机床、风电设备、电动汽车等领域发挥着关键作用。
作为伺服系统的核心部分，传感装置与技术对系统的性能有着至关重要的影响。
因此，本文将对现代高性能永磁交流伺服系统中的传感装置与技术进行详细的综述。
我们将对现代高性能永磁交流伺服系统的基本原理和特点进行介绍，以便读者对本文的主题有一个清晰的认识。
接着，我们将重点讨论伺服系统中的传感装置，包括位置传感器、速度传感器和电流传感器等，分析它们的工作原理、性能特点以及在系统中的作用。
我们还将探讨一些先进的传感技术，如光学传感技术、磁传感技术等，以及它们在伺服系统中的应用前景。
在综述过程中，我们将注重理论与实践相结合，既介绍传感装置与技术的理论知识，又结合实际应用案例进行分析。
我们还将对当前研究热点和发展趋势进行探讨，以期为读者提供一个全面、深入的视角，帮助他们更好地了解现代高性能永磁交流伺服系统中的传感装置与技术。
二、永磁交流伺服系统概述永磁交流伺服系统是一种高性能的伺服驱动系统，广泛应用于工业自动化、机器人、数控机床、航空航天等领域。
其核心组成部分包括永磁同步电机、驱动器、控制器以及各类传感器。
这些组件协同工作，使得永磁交流伺服系统具有高精度、高速度、高可靠性以及高效能等特点。
永磁同步电机是永磁交流伺服系统的动力源，其利用永磁体产生的磁场与电机绕组中的电流相互作用，实现电机的旋转。
与传统的感应电机相比，永磁同步电机具有更高的能量密度和更高的效率。
驱动器是永磁交流伺服系统的核心控制部分，负责将控制器发出的指令转化为电机驱动电流。
现代永磁交流伺服系统通常采用PWM（脉宽调制）技术，实现对电机驱动电流的精确控制。
控制器是永磁交流伺服系统的大脑，负责处理来自传感器和上位机的信号，生成相应的控制指令。
《2024年永磁同步电机伺服控制系统的研究》范文
《永磁同步电机伺服控制系统的研究》篇一一、引言随着工业自动化和智能制造的快速发展，永磁同步电机（PMSM）因其高效率、高精度和高动态性能等特点，在伺服控制系统中得到了广泛应用。
永磁同步电机伺服控制系统作为实现自动化生产、智能化控制和精准位置定位的重要设备，其研究具有重大的现实意义和工程应用价值。
本文将围绕永磁同步电机伺服控制系统的相关内容展开深入的研究和探讨。
二、永磁同步电机的基本原理永磁同步电机（PMSM）是一种基于永磁体产生磁场和电磁感应原理的电机。
其基本原理是利用永磁体产生的磁场与定子电流产生的磁场相互作用，实现电机的旋转。
PMSM具有高效率、高功率密度、低噪音等优点，在伺服控制系统中得到了广泛应用。
三、伺服控制系统的基本原理及组成伺服控制系统是一种基于反馈控制的自动控制系统，其基本原理是通过传感器实时检测被控对象的实际状态，与设定值进行比较，然后根据比较结果调整控制信号，使被控对象达到预期的稳定状态。
伺服控制系统主要由控制器、传感器、执行器等部分组成。
四、永磁同步电机伺服控制系统的研究现状目前，永磁同步电机伺服控制系统在国内外得到了广泛的研究和应用。
研究方向主要包括控制策略优化、系统稳定性分析、故障诊断与容错控制等方面。
其中，控制策略优化是提高系统性能的关键，包括矢量控制、直接转矩控制、滑模控制等。
此外，随着人工智能和机器学习等技术的发展，智能控制在永磁同步电机伺服控制系统中的应用也日益广泛。
五、永磁同步电机伺服控制系统的研究方法针对永磁同步电机伺服控制系统，常用的研究方法包括数学建模、仿真分析、实验研究等。
首先，通过建立系统的数学模型，可以更好地理解系统的运行原理和性能特点；其次，利用仿真软件对系统进行仿真分析，可以预测系统的动态性能和稳定性；最后，通过实验研究验证理论分析的正确性，并进一步优化系统性能。
六、永磁同步电机伺服控制系统的优化策略针对永磁同步电机伺服控制系统的优化策略主要包括以下几个方面：1. 控制策略优化：通过改进控制算法，提高系统的动态性能和稳定性。
现代交流伺服系统 第4章 永磁直线同步电动机伺服系统
4.2 永磁直线同步伺服电动机
内容提要
4.2.1 基本结构 4.2.2 基本工作原理 4.2.3 永磁直线同步伺服电动机的直接驱动 4.2.4 永磁直线同步伺服电动机的端部效应
8
4.2.1 基本结构
传统的旋转式永磁同步电机由定子、气隙、转子三部分组成，直线式永磁同 步电动机与此相似。不过直线式电机的受电部分-初级绕组嵌放在铁心中，它带着 馈电电缆一起作直线运动，称这部分电枢绕组连同铁心一起叫动子，而安放永磁 体之处称为次级，是不动的，叫作定子。
第4章 永磁直线同步电动机伺服 系统
永磁直线同步电动机伺服系统
内容提要
4.1 直线电动机的发展和应用 4.2 永磁直线同步伺服电动机 4.3 永磁直线同步伺服电动机的齿槽定位力及其削弱 4.4 永磁直线同步伺服电动机的纹波力及其削弱 4.5 直线电机在机床上应用发展缓慢的原因分析
1
4.1 直线电动机的发展和应用
3
4.1 直线电动机的发展和应用
2）传送车：在工业生产中可用直线电动机驱动小车传送工件。为了 实现自动化，要求小车能在始点、终点和沿途若干点上准确定位，直线电 动机通过调速装置、速度传感器、行程开关或无触点开关的联合作用，能 使小车准确定位。
3）行李、货物的存取移动装置。 4）桥式起重机或吊车移动装置。
在许多工业领域中，被控机械往往是直线位移形式。然而遗憾的是， 直线运动驱动技术没有得到发展，长期以来，不得不借助旋转运动的电机 配上机械转换环节，使旋转运动最终变成直线运动。如果有直线驱动器能 够直接驱动被控物体作直线运动，可省去运动形式的变换环节，简化传动 的复杂性。
以电磁原理工作的直线电机可以提供高功率和大推力，在19世纪20 年代，想用直线电动机作为织布机的梭子和列车的动力，但均未获成功。 到了20世纪50年代，直线电动机作为电磁泵被用来抽吸液态金属，20世纪 60年代以后，由于发展高速运输系统的需要，使直线电机的理论和应用得 到快速发展。
交流伺服电机的驱动技术
交流伺服电机的驱动技术标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-交流伺服电机的驱动技术The amplifier for AC three-phase motors includes a pulse-width modulation circuit for voltage, current, and frequency control. Figure 11-81 shows an example of this type of amplifier. From the diagram you can see that this circuit is designed specifically for a three-phase trapezoidal motor. The transistors in the amplifier are connected in an H-bridge configuration. The motor windings are connected as a three-phase wye with no external wires connected to the wye point. This type of motor is also called a star connection when it is used with brushless AC servomotors.The drive logic and PWM switching controller is shown in the diagram as a block that is identified as a logic and PWM circuit. This block shows six arrows pointing away from it and pointing to the transistors. These arrows represent the six circuits for the base of each of the six transistors. The block below the PWM circuit represents the current-sensing part of the amplifier. This section of the amplifier uses a recirculating chopper system to control the current in a manner that is similar to the chopper circuit in the DC amplifier. The signals for this section of the amplifier come from the voltage that is developed across the series resistors connected between the transistor section and the motors. As you know, the amount of current flowing to the motor will determine the amount of voltage drop across these resistors.This amplifier has a velocity amplifier that receives the original command signal for the amplifier and the velocity feedback. The op amp provides an output that represents the difference (error) between the command signal and the feedback signal. The output of the velocity amp is sent to the torque amp, where it is combined with the feedback from the current-sensing block. The output from this op amp is sent to the logic and PWM circuit block where it acts as the command signal. The position encoder provides the feedback signal for this block. This means that the velocity and position amplifiers are actually a closed-loop system within a closed-loop system. The gain for each of these amplifiers must be tuned so that the system has the best torque response and smooth acceleration and deceleration.FIGURE 11-81 An AC servo drive amplifier specifically designed to operate with an AC trapezoidal brushless servomotor.The feedback mechanism is generally a brushless DC tach generator, or an AC generator. Each of these feedback mechanisms provides smooth feedback voltages. If an encoder is used, its binary (digital) signal must be converted to an analog signal through a D/A converter or a frequency-to-analog F/A type converter if the signal is produced as a frequency.。
永磁同步伺服电机驱动器工作原理
永磁同步伺服电机驱动器工作原理
嘿，朋友！今天咱就来唠唠永磁同步伺服电机驱动器的工作原理，这可老有意思啦！
你想啊，这永磁同步伺服电机驱动器就像是一个超级厉害的指挥官！比如说开车吧，你就是那个司机，车就是电机，而永磁同步伺服电机驱动器呢，就是那个在后台指挥你怎么开、开多快、往哪转的厉害角色！它能精确地控制着电机的一举一动。
它是怎么做到的呢？首先啊，它就像个敏锐的侦察兵，能时刻感知到电机的状态，比如转速啦、位置啦等等。
哎呀，这不就像你时刻知道自己车的速度和方向一样嘛！然后呢，它会根据这些信息，快速地做出决策，发出指令。
“嘿，电机，加速！”“嘿，往这边转一点！”这不就跟你在路上听导航的指示一样嘛！
再说说它的精度，那可真是没得说啊！它能让电机的动作超级精准，误差小到几乎可以忽略不计。
你想想，要是没了它，那电机不就乱套啦，一会儿快一会儿慢，那还怎么用啊！就好比你走路，要是没个准头，一会儿向左歪一会儿向右斜，那不就摔跟头啦！
而且哦，这永磁同步伺服电机驱动器还特别聪明，它可以根据不同的需求进行调整和优化。
如果任务变难了，它也能马上调整策略，保证电机正常工作。
就跟你玩游戏遇到难关，你也得赶紧想办法应对一样啊！
总之啊，永磁同步伺服电机驱动器就是这么一个神奇又重要的东西！它让电机变得乖乖听话，为我们的各种设备提供了强大的动力和精准的控制。
它就是那个默默工作却又不可或缺的幕后英雄啊！你说，它是不是超级厉害呢？。
永磁同步伺服电机(PMSM)驱动器原理
永磁同步伺服电机（PMSM）驱动器原理中达电通股份有限公司中达电通公司伺服数控产品处 周瑞华 Zhou Reihua摘 要： 永磁交流伺服系统以其卓越的性能越来越广泛地应用到机器人、数控等领域，本文对其驱动器的功能实现做了简单的描述，其中包括整流部分的整流过程、逆变部分的脉宽调制（PWM ）技术的实现、控制单元相应的算法等三个部分。
关键词： DSP 整流 逆变 PWM 矢量控制 1 引言随着现代电机技术、现代电力电子技术、微电子技术、永磁材料技术、交流可调速技术及控制技术等支撑技术的快速发展，使得永磁交流伺服技术有着长足的发展。
永磁交流伺服系统的性能日渐提高，价格趋于合理，使得永磁交流伺服系统取代直流伺服系统尤其是在高精度、高性能要求的伺服驱动领域成了现代电伺服驱动系统的一个发展趋势。
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。
交流伺服电动机及其驱动
1.2 两相异步交流伺服电动机
• 3.两相异步交流伺服电动机控制方式
• 1）幅值控制
• 控制绕组电流与励磁绕组电流的相位 差保持π/2不变，改变控制电压Uc的大 小来控制电动机转速。两绕组空间相 差π/2电角度时所产生的气隙磁场为圆 形旋转磁场，产生的电磁转矩最大； 当控制电压Uc的幅值小于励磁电压Uf 的幅值时，所建立的气隙磁场为椭圆 形旋转磁场，产生的电磁转矩减小。 控制电压越小，气隙磁场的椭圆度越 大，产生的电磁转矩越小，电动机转 速越慢。在控制信号消失时，气隙磁 场转化为脉动磁场，电动机停止转动。 如图3-23所示为幅值控制原理图。
3.变频调速装置 如图3-26所示电路，变频器的主要组成是整流电路和三相电流逆变器两部分。整 流电路将工频交流电经过二极管或者晶闸管整流及电容的滤波等处理后变为直流 电，SPWM产生驱动电路用来产生并放大三相SPWM信号，然后驱动VT1、VT2、 VT3、VT4、VT5、VT6这6个功率晶体管，在SPWM脉冲的控制和驱动下，功率 晶体管在时间上轮流导通和关闭，获得频率和幅值可调的三相交流电压。
图3-26 变频器组成和原理
1.3 三相异步交流伺服电动机
变频调速装置的原理是通过设定功能来设定变频器的频率，其 内部控制单片机根据所设定的频率控制SPWM发生器产生SPWM信 号，再经过驱动电路驱动功率器件工作。其原理如图3-27所示。
图3-27 三相异步电动机变频调速原理图
1.4 矢量控制
交流异步电动机的等效电路如图3-28(a)所示，图中r1和X1为定 子绕组的电阻和漏抗；rm为定子铁芯损耗对应的等效电阻；Xm为主 磁通等效电抗；r2和X2为折合后转子的等效电阻和漏抗；s为转差率。 因此，定子电流、转子电流和励磁电流之间的矢量关系如图3-28(b) 所示。
交流永磁同步伺服电机及其驱动技术精
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能，从而使交流电机的 控制技术取得了突破性的进展。
从动坐标系（d、q）上看，则合成定子电流矢 量是静止的，也即从时变量变成了时不变量， 从交流量变成了直流量。
a
14
通过坐标变换把合成定子电流矢量从静止坐 标系变换到旋转坐标系上。
在旋转坐标系中计算出实现力矩控制所需要 的定子合成电流的数值；
然后将这个电流值再反变换到静止坐标系中。 将虚拟的合成电流转换成实际的绕组电流，
nref
iqref PI
idref=0
Uq
Uα
PI
Park
SV
Ud 逆变换 Uβ PWM
PI
us
3相 逆变器
iq
iα
ia
Park
Clark
id 逆变换 iβ 变换
ib
nf
θ
速度、位置检测 a
pmsm 3
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，采用三相对称绕 组结构，它们的轴线在空间彼此相差120度。
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 上，就可克服这些缺点。
交流伺服电机就是这种结构的电机。 交流伺服电机有两类：
同步电机 和 感应电机
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is
acos120jsin1201j 3 22
a2cos240jsin2401j 3
22
a
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
isia1 2ib1 2icj(23ib23ic)
c
11
33
isia2ib2icj(2ib2ic)
用矩阵可表示为
i i
1 0
1 2 3 2
1 2 3 2
ia ib ic
Park变换
从动坐标系（d、q）上看，则合成定子电流矢 量是静止的，也即从时变量变成了时不变量， 从交流量变成了直流量。
通过坐标变换把合成定子电流矢量从静止坐 标系变换到旋转坐标系上。
在旋转坐标系中计算出实现力矩控制所需要 的定子合成电流的数值；
然后将这个电流值再反变换到静止坐标系中。
将虚拟的合成电流转换成实际的绕组电流，
每一相相电流幅值和极性随时间
按正弦规律变化。可用空间矢量
描述，方向始终在a,b,c坐标系中各
相的轴线上。 定义合成定子电流矢量为：
i s i a i b e j 1 2 0 i c e j 2 4 0
每性一的i 相变s 相化 电使i a 流得 空合i b e 间成j 1 矢定2 0 量子 幅电i c 值流e 和矢j 2 4 极量0 i a a i b a 2 i c
pmsm
力矩的控制由力矩回路实现。 图中电流传感器测量出定子绕组电流ia,ib作为clarke变换的
输入，ic可由三相电流对称关系ia+ib+ic=0求出。 clarke变换的输出i α,iβ ，与由编码器测出的转角Θ作为
park变换的输入，其输出id与iq作为电流反馈量与指令电流 idref及iqref比较，产生的误差在力矩回路中经PI运算后输 出电压值ud,uq。 再经逆park变换将这ud,uq变换成坐标系中的电压u α,uβ。 SVPWM算法将u α,uβ转换成逆变器中六个功放管的开关 控制信号以产生三相定子绕组电流。 速度的控制由速度回路实现。
交流伺服电机就是这种结构的电机。 交流伺服电机有两类：
同步电机 和 感应电机
2、磁场定向控制
永磁同步电机的定子中装有三相对称绕组a,b,c，它 们在空间彼此相差120度，绕组中通以如下三相对 称电流：
ia Im sin t
ib
Im
sin(t
120)
ic Im sin(t 240)
因此，必须将虚拟量变换回这些真实的物 理量，这可通过如上clarck、Park变换的逆 变换实现。
磁场定向控制的实现
nref
iqref PI
idref=0
Uq
Uα
PI
Park
SV
Ud 逆变换 Uβ PWM
PI
us
3相 逆变器
iq
iα
ia
Park
Clark
id 逆变换 iβ 变换
ib
nf
θ
速度、位置检测
力矩控制
由电机统一理论，电机的力矩 大小可表示为
TF rF ssin(sr)
如果能保证Fr与Fs相互垂直，则因转子磁势Fr为常数，
且
Fs Nis
则
T K tis
这与直流电机的力矩表达式是一样的。
问题可归结为：
1. 定子合成电流是一个时变量，如何把时变 量转换为时不变量？
2. 如何保证定子磁势与转子磁势相互垂直？
形成旋转磁场。
定义了合成定子电流矢量后，则定子绕组的 总磁势矢量为
F s N is N ( ia a ib a 2 ic )
N—定子绕组线圈总匝数
要注意合成定子电流仅仅是为了描述方便引 入的虚拟量。
注意区分电流矢量和电工学中分析正弦电路 时所用到的相量。前者反映的是各个量的空 间、时间关系，而后者描述的仅是时间关系。
is id2 iq2
如果使is在q轴上（即让id=0)，使转子磁极在d轴
上，则，
s
r
2
即定子磁场与转子磁场相互垂直，此时电机的力 矩为
T F rF ssin (sr) K tiq
在（d,q)坐标系中，我们可象直流电机那样，通过 控制电流来改变电机的转矩。
Id, iq并不是真实的物理量，电机力矩的控 制最终还是定子绕组电流ia,ib,ic或定子绕组 电压ua,ub,uc实现，
ia ib ic 0
即每个绕组中电流的幅值和相位都是随时间变化的， 且彼此在相位（与时间有关）上相差120度。
旋转磁场是三相电流共同作用的
结果，引入电流空间矢量的概念 来描述这个作用。
在电机定子上与轴垂直的剖面上 建立一静止坐标系（a,b,c)，其原
点在轴心上，三相绕组的轴线分 别在此坐标系的a，b，c三个坐标 轴上。
从而实现电机力矩的控制。
坐标变换是通过两次变换实现的
Clarke变换
（a,b,c)是复数平面上的三相静止坐标系。 （α,β)是该平面上的两相静止坐标系。
α轴与a轴重合， β轴与a轴垂直。 定义在（a,b,c)坐标系中的空间电流矢量可通过如下运算变
换到坐标系（α,β）中：
β
b
isiaaiba2ic
3. 定子合成电流仅是一个虚拟的量，并不是 真正的物理量，力矩的控制最后还是要落 实到三相电流的控制上，如何实现这个转 换？
磁场定向控制的基本思路
为了解决上面提到的这些问题，设想建立一个 以电源角频率旋转的旋转坐标系（d、q）。
从静止坐标系（a,b,c)上看，合成定子电流矢 量在空间以电源角频率旋转从而形成旋转磁场， 是时变的。
sini
cosi
iq
is
id
d
θ
i
id iq
csoisn
sini
cosi
i
i
1 0
1 2 3 2
1 2 3 2
ia ib ic
现在得到了从ia,ib,ic到id,iq的变换。求逆即是反变 换。
式中，θ可由传感器测量得到。
在（d,q)坐标系中，合成定子电流是一个标量，可 表示为：
交流永磁同步伺服电机及 其驱动技术(精)
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； 由于绕组在转子上，转子惯量较大，不利于高速响应； 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。
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。
定义一个以转速ω旋转的直角坐标系 ，其转角为 θ=ωt
在此坐标系中电流矢量是一个静止矢量，其分量id, iq也就成 了非时变量（直流量）。
由几何关系可得出空间矢量从（α,β)坐标系到 （d,q)坐标 系的变换关系：
β
id i cos i sin q
iq i sin i cos
iβ
id iq
cos sin