控制電機論文-交流伺服電機的探究(編輯修改稿)
2025-07-12 00:28 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 式，使用 T w i nLine 軟件對電機的 PID 參數(shù)、電機參數(shù)、電子齒輪比等進行調節(jié)。 對伺服電機進行機械安裝時，應特別注意，由于每臺伺服電機后端部都安裝有旋轉編碼器，它是一個十分易碎的精密光學器件，過大的沖擊力肯定會使其損壞。 （ 3）交流伺服電機的控制 為了使控制系統(tǒng) 改變不大，應選用數(shù)字式伺服系統(tǒng)，可采用原來的脈沖控制方式；由于伺服電機都有一定過載能力，所以在選擇伺服電機時，經(jīng)驗上可以按照所使用的步進電機輸出扭矩的 1 / 3 來參考確定伺服電機的額定扭矩；伺服電機的額定轉速比步進電機的轉速要高的多，為了充分發(fā)揮伺服電機的性能，最好增加減速裝置，讓伺服電機工作在接近額定轉速下，這樣也可以選擇功率更小的電機，以降低成本。 用脈沖方式控制伺服電機，一是可靠性高，不易發(fā)生飛車事故。用模擬電壓方式控制伺服電機時，如果出現(xiàn)接線接錯或使用中元件損壞等問題時，有可能使控制電壓升至正的最 大值。這種情況是很危險的。如果用脈沖作為控制信號就不會出現(xiàn)這種問題。二是信號抗干擾性能好。數(shù)字電路抗干擾性能是模擬電路難以比擬的。 當然目前由于伺服驅動器和運動控制器的限制，用脈沖方式控制伺服電機也有一些性能方面的弱點。一是伺服驅動器的脈沖工作方式脫離不了位置工作方式，二是運動控制器和驅動器如何用足夠高的脈沖信號傳遞信息。這兩個根本的弱點使脈沖控制伺服電機有很大限制。一是控制的靈活性大大下降；二是控制的快速性速度不高。 伺服驅動器工作在位置方式下，位置環(huán)在伺服驅動器內(nèi)部。這樣系統(tǒng)的 P I D 參數(shù)修改起來很 不方便。當用戶要求比較高的控制性能時實現(xiàn)起來會很困難。從控制的角度來看，這只是一種很低級的控制策略。如果控制程序不利用編碼器反饋信號，事實上成了一種開環(huán)控制。如果利用反饋控制，整個系統(tǒng)存在兩個位置環(huán)，控制器很難設計。在實際中，常常不用反饋控制，但不定時的讀取反饋進行參考。這樣的一個開環(huán)系統(tǒng)，如果運動控制器和伺服驅動器之間的信號通道上產(chǎn)生干擾，系統(tǒng)是不能克服的。 永磁交流伺服電機的控制過程 永磁交流伺服電動機可利用坐標變換進行矢量控制，這就使得永磁交流伺服電動機的控制變得同直流伺服電動機一樣方便。其控制過 程如下 : 5 (1) 給定控制，將給定信號分解成兩個互相垂直的直流信號 Mi 、 Ti 。 (2) 直 /交變換，將 Mi 、 Ti 變換成兩相信號 i? 、 i?。 (3) 2 /3 變換，得到三相交流控制信號 Ai 、 Bi 、 Ci 去控制逆變器 。 (4) 電流反饋反映負載情況，使直流信號中的轉矩分量 iT能隨負載而變，從而模擬直流電動機工作情況 。 (5) 速度反饋反映給定與實際轉速差，并進行矯正 。 (6) 閉環(huán)控制信號由軸上所帶編碼器反饋，整個過程由數(shù)字信號處理器 (DSP) 進行全數(shù)字化處理。 永磁交流伺服電動機的另一種控制模式是直接轉矩控制。具體方法是 : 在定子坐標系下分析電動機數(shù)學模型，在近似圓形 旋轉磁場的條件下，對電動機轉矩直接進行控制，不用坐標變換。 永磁交流伺服電動機同直流伺服電動機比較 2 0 世紀 8 0 年代以來，隨著集成電路、電力電子技術和交流可變速驅動技術的發(fā)展，永磁交流伺服驅動技術有了突出的發(fā)展，各國著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動機和伺服驅動器系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。交流伺服系統(tǒng)已成為當代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，使原來的直流伺服面臨被淘汰的危機。 9 0 年代以后，世界各國已經(jīng)商品化了的交流伺服系統(tǒng)是采用全數(shù)字控制的正弦波電動機伺服驅動。交流伺服驅動裝置在傳動領域的 發(fā)展日新月異。 交流伺服要好一些，因為是正弦波控制，轉矩脈動小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡單，便宜。 永磁交流伺服電動機同直流伺服電動機比較，主要優(yōu)點有： （ 1）無電刷和換向器，因此工作可靠，對維護和保養(yǎng)要求低。 （ 2）定子繞組散熱比較方便。 （ 3）慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。 （ 4）適應于高速大力矩工作狀態(tài)。 （ 5）同功率下有較小的體積和重量。 到目前為止，高性能的電伺服系統(tǒng)大多采用永磁同步型交流伺服電動機，控制驅動器多采用快速、準確定位的全數(shù)字位置伺服系統(tǒng)。典型生產(chǎn)廠家如德國西門 子、美國科爾摩根和日本松下及安川等公司。交流伺服電機傳動技術卻能以較低的成本獲取極高的位置控制精度，世界上許多知名電機制造商如松下，三洋，西門子等公司紛紛推出自己的交流伺服電機和伺服驅動器。日本松下公司的ＭＩＮＡＳＡ系列為比較典型的一種。 6 四、交流伺服電機的應用 交流伺服驅動系統(tǒng) 交流伺服驅動系統(tǒng)的發(fā)展與伺服電動機的不同發(fā)展階段密切相關，從直流電機的發(fā)明到現(xiàn)在已經(jīng)有一百多年的歷史。直流電機雖然最早發(fā)明，但是由于當時鐵磁材料以及晶閘管技術的限制，發(fā)展很是緩慢，一直到 1960 年以后隨著可控硅的發(fā)明以及 各種電機材料的改良，直流電動機才得到迅速發(fā)展
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