【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 n（ r/min） 交流伺服電機(jī)的發(fā)展 （ 1） 永磁交流同步伺服電機(jī)的發(fā)展 ① 新永磁材料的應(yīng)用 釹鐵硼 ② 永久磁鐵的結(jié)構(gòu)改革 內(nèi)裝永磁交流同步伺服電機(jī) ③ 與機(jī)床部件一體化的電機(jī) 空心軸永磁交流同步伺服電機(jī) （ 2） 交流主軸伺服電機(jī)的發(fā)展 ① 輸出轉(zhuǎn)換型交流主軸電機(jī) 三角 星形切換 ， 繞組數(shù)切換或二者組合切換 。 ② 液體冷卻電機(jī) ③ 內(nèi)裝式主軸電機(jī) 速度控制 概述： 速度控制系統(tǒng)由速度控制單元、伺服電機(jī)和速度檢測(cè) 裝置組成。分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)： 是保證軌跡、尺寸和形位精度的。不但有速度控制， 還有位置控制。在整個(gè)速度范圍內(nèi)，保持恒轉(zhuǎn)矩。與 主運(yùn)動(dòng)相比功率較小。 主運(yùn)動(dòng)： 主要無(wú)級(jí)調(diào)速，但還要有下面的控制功能： ⑴ 主軸于進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的同步控制； ⑵ 準(zhǔn)?？刂?； ⑶ 分度控制； ⑷ 恒線速度控制。 速度控制： 主要是調(diào)速，調(diào)速有機(jī)械 、 液壓和電氣方法，電氣調(diào) 速最有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 直流進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度控制 1.、 直流伺服電機(jī)的調(diào)速原理 根據(jù)機(jī)械特性公式可知調(diào)速有二種方法 :電樞電壓 Ua和 氣隙磁通 Φ ⑴ 改變電樞外加電壓 Ua :由于繞組絕緣耐壓的限制，調(diào)壓只能在額定 轉(zhuǎn)速以下進(jìn)行。屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 ⑵改變氣隙磁通量 Φ： 改激磁電流即可改 Φ，在 Ua恒定情況下，磁場(chǎng)接 近飽和，故只能弱磁調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以上進(jìn)行。屬于恒功率調(diào)速。 ◆ 晶閘管（可控硅） 調(diào)速系統(tǒng) ◆ 晶體管脈寬調(diào)制（ PWM） 調(diào)速系統(tǒng) ?????? ??????? 0M2Teaea TKKRKUnnTCC RCUn 0M2Teaea ??? ???????（ ） （ ） (1) 晶閘管調(diào)速系統(tǒng) 1）系統(tǒng)的組成 包括 控制回路 ：速度環(huán)、電流環(huán)、觸發(fā)脈沖發(fā)生器等。 主回路： 可控硅整流放大器等。 速度環(huán)：速度調(diào)節(jié)（ PI），作用：好的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性。 電流環(huán)：電流調(diào)節(jié) (P或 PI)。作用：加快響應(yīng)、啟動(dòng)、低頻穩(wěn)定等。 觸發(fā)脈沖發(fā)生器：產(chǎn)生移相脈沖，使可控硅觸發(fā)角前移或后移。 可控硅整流放大器：整流、放大、驅(qū)動(dòng)，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 速度 調(diào)節(jié)器 電流 調(diào)節(jié)器 觸發(fā)脈沖 發(fā)生器 可控硅 整流器 電流反饋 速度反饋 電流檢測(cè) 編碼器 電機(jī) UR + Uf If IR + E1 ES 2）主回路 工作原理 組成 ： 由大功率晶閘 管構(gòu)成的三相全控橋式（三相全波）反并接可逆電路， 分成二大部分（ Ⅰ 和 Ⅱ ），每部分內(nèi)按三相橋式連接，二組反并接， 分別實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn) 和反轉(zhuǎn)。 原理 ： 三相整流器，由二個(gè)半波整流電路組成。每部分內(nèi)又分成 共陰極組 （ 5）和共陽(yáng)極組（ 6）。為構(gòu)成回路，這二組中必須各有一 個(gè)可控硅同時(shí)導(dǎo)通。 5在正半周導(dǎo)通， 6在負(fù)半周導(dǎo)通。每 組內(nèi)（即二相間）觸發(fā)脈沖相位相差 120186。，每相內(nèi)二個(gè)觸發(fā)脈沖相差 180186。 按管號(hào)排列，觸發(fā)脈沖的順序： 123456，相鄰之間相位差 60186。 為保證合閘后兩個(gè)串聯(lián)可控硅能同時(shí)導(dǎo)通 ， 或已截止的相再次導(dǎo)通 ， 采用雙脈沖控制。既每個(gè)觸發(fā)脈沖在導(dǎo)通 60186。后，在補(bǔ)發(fā)一個(gè)輔助脈沖；也 可以采用寬脈沖控制，寬度大于 60186。，小于 120186。 4 6 2 7 9 11 1 3 5 8 12 10 A B C M Ⅰ Ⅱ UM UD KM KM + 原理： 2022/5/25 e) u a c b c a b a) b) c) d) 1 3 5 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ωt u b 2 4 6 b c a ωt ωt ωt ωt 1 1 3 3 5 5 1 1 3 3 6 2 2 4 4 6 6 2 2 4 1 3 5 2 4 6 120176。 120176。 180176。 60176。 1 3 2 4 60176。 60176。 5 6 α 只要改變可控 硅觸發(fā)角（即改變 導(dǎo)通角），就能改 變可控硅的整流輸 出電壓，從而改變 直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn) 速。 觸發(fā)脈沖提前 來(lái)，增大整流輸出 電壓；觸發(fā)脈沖延 后來(lái)，減小整流輸 出電壓。 主回路波形圖 3）控制回路分析 U1 U2 R1 R2 R3 C + 同步信號(hào) 過(guò)零信號(hào) 由速度 F變換來(lái)的電流調(diào)節(jié)器輸出的直流信號(hào) , 1 2 3 窄脈沖 ： 即 移相觸發(fā)脈沖 同步信號(hào) 方波信號(hào) 矩齒波 矩齒波與直 流電壓疊加 信號(hào) 尖脈沖 直流電壓 （ 可控硅導(dǎo)通時(shí)間），可調(diào)速。 沒(méi)反饋是開(kāi)環(huán)，特性軟。 1同步電路 2移向控制電路 3脈沖分配器 ② 電流調(diào)節(jié)器 :同上，加快電流的反應(yīng)。 ③ 觸發(fā)脈沖發(fā)生器：正弦波同步鋸齒波觸發(fā) 電路，與 F直流信號(hào)疊加。 ① 速度調(diào)節(jié)器：比例積分 PI，高放大（相當(dāng) C短路） —緩放大 —增放大 —穩(wěn)定（相當(dāng) C 開(kāi)路）無(wú)靜差。 運(yùn)算放大器的類(lèi)型 ⑴ 反向比例放大器 ⑵反向比例加法運(yùn)算放大器 ⑶同向比例放大器 ⑷積分運(yùn)算放大器 ⑸比例積分運(yùn)算放大器： ⑹比較器 R3 R3 U1 U2 R1 R2 R3 + U1 R1 U2 R2 C + U1 U2 R1 R2 R3 C + U1 U2 R1 R2 + U3 U2 R4 R2 + U1 R1 U1 U2 R2 R1 + U2 二個(gè)輸入端的內(nèi)阻非常大，不向運(yùn)放內(nèi)流電流，放大 倍數(shù)非常大。同相端接地，電位為 0，為實(shí)地；方反 向端電為也為 0，虛地。 U2=U1?R3/R2 功率因數(shù)（以單向?yàn)槔? 交流電阻電路：功率 (平均 ) P = UI =I2R =U 2/ R 交流電阻電容電路：純電容電路電流超前電壓 相位 φ=90186。 功率 (平均 ) P =UIcos φ 交流電阻電感電路：純電感電路電流落后電壓 相位 φ=90186。 功率 (平均 ) P =UIcos φ 由于交流電路中電感電容的存在，平均功率不等于電 壓電流的乘積，而差一個(gè) cos φ ，既與電壓電流的相位差 有關(guān)。其中 cos φ稱(chēng)為功率因數(shù) 。 cos φ 越高越好。 造成功率因數(shù)不高的主要原因是感性負(fù)載，如異步電 機(jī)、工頻爐、日光燈的功率因數(shù)都不高；提高功率因數(shù)的 辦法是在感性負(fù)載上并聯(lián)電容。 2022/5/25 [總結(jié) ] 速度控制的原理 ： ①調(diào)速： 當(dāng)給定的指令信號(hào)增大時(shí)，則有較大的偏差信號(hào)加到調(diào)節(jié)器的 輸入端，產(chǎn)生前移的觸發(fā)脈沖，可控硅整流器輸出直流電壓提高，電 機(jī)轉(zhuǎn)速上升。此時(shí)測(cè)速反饋信號(hào)也增大，與大的速度給定相匹配達(dá)到 新的平衡，電機(jī)以較高的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。 ②干擾： 假如系統(tǒng)受到外界干擾，如負(fù)載增加，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，速度反 饋電壓降低，則速度調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號(hào)增大，其輸出信號(hào)也增大， 經(jīng)電流調(diào)節(jié)器使觸發(fā)脈沖前移，晶閘管整流器輸出電壓升高，使電機(jī) 轉(zhuǎn)速恢復(fù)到干擾前的數(shù)值。 ③電網(wǎng)波動(dòng)： 電流調(diào)節(jié)器通過(guò)電流反饋信號(hào)還起快速的維持和調(diào)節(jié)電流 作用，如電網(wǎng)電壓突然短時(shí)下降，整流輸出電壓也隨之降低，在電機(jī) 轉(zhuǎn)速由于慣性還未變化之前，首先引起主回路電流的減小，立即使電 流調(diào)節(jié)器的輸出增加，觸發(fā)脈沖前移，使整流器輸