【文章內容簡介】 n（ r/min） VS N ns nr θ S 圖 6﹒ 12 工作原理 圖 6﹒ 13 特性曲線 T（ Ncm） 12022 10000 8000 6000 4000 2022 0 1000 2022 3000 Ⅰ Ⅱ 2．交流主軸伺服電機的結構和工作原理 交流主軸電機的要求： ? 大功率 ? 低速恒轉矩 、 高速恒功率 鼠籠式交流異步伺服電機 交流主軸電機 普通交流 異步感應電機 通風孔 P（ KW） 8 6 4 2 0 2022 4000 6000 8000 12022 n（ r/min） 圖 6． 15 交流主軸伺服電機 的 特性曲線 圖 6﹒14 交流主軸電機與普通交流 異步感應電機的比較圖示意圖 交流伺服電機的發(fā)展 （ 1） 永磁交流同步伺服電機的發(fā)展 ① 新永磁材料的應用 釹鐵硼 ② 永久磁鐵的結構改革 內裝永磁交流同步伺服電機 ③ 與機床部件一體化的電機 空心軸永磁交流同步伺服電機 （ 2） 交流主軸伺服電機的發(fā)展 ① 輸出轉換型交流主軸電機 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 ③ 內裝式主軸電機 速度控制 概述： 速度控制系統(tǒng)由速度控制單元、伺服電機和速度檢測裝置 組成。分為主運動和進給運動。 進給運動： 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。在整個速度范圍內，保持恒轉矩。與 主運動相比功率較小。 主運動： 主要無級調速，但還要有下面的控制功能： ⑴ 主軸于進給驅動的同步控制； ⑵ 準?？刂疲? ⑶ 分度控制； ⑷ 恒線速度控制。 速度控制： 主要是調速，調速有機械 、 液壓和電氣方法，電氣調 速最有利于實現(xiàn)自動化。 直流進給運動的速度控制 1.、 直流伺服電機的調速原理 根據(jù)機械特性公式可知調速有二種方法 :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，調壓只能在額定 轉速以下進行。屬于恒轉矩調速。 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，磁場接 近飽和，故只能弱磁調速，在額定轉速以上進行。屬于恒功率調速。 ◆ 晶閘管（可控硅） 調速系統(tǒng) ◆ 晶體管脈寬調制（ PWM） 調速系統(tǒng) ?????? ??????? 0M2Teaea TKKRKUnnTCC RCUn 0M2Teaea ??? ???????（ ） （ ） (1) 晶閘管調速系統(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)：速度調節(jié)（ PI），作用：好的靜態(tài)、動態(tài)特性。 電流環(huán)：電流調節(jié) (P或 PI)。作用：加快響應、啟動、低頻穩(wěn)定等。 觸發(fā)脈沖發(fā)生器：產生移相脈沖，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、驅動，使電機轉動。 速度 調節(jié)器 電流 調節(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 編碼器 電機 UR + Uf If IR + E1 ES 2）主 回路 工作原理 組成 ： 由大功率晶閘 管構成的三相全控橋式（三相全波）反并接可逆電路， 分成二大部分（ Ⅰ 和 Ⅱ ），每部分內按三相橋式連接，二組反并接， 分別實現(xiàn)正轉 和反轉。 原理 ： 三相整流器，由二個半波整流電路組成。每部分內又分成 共陰極組 （ 5）和共陽極組（ 6）。為構成回路，這二組中必須各有一 個可控硅同時導通。 5在正半周導通， 6在負半周導通。每 組內（即二相間）觸發(fā)脈沖相位相差 120186。，每相內二個觸發(fā)脈沖相差 180186。 按管號排列，觸發(fā)脈沖的順序： 123456，相鄰之間相位差 60186。 為保證合閘后兩個串聯(lián)可控硅能同時導通 ， 或已截止的相再次導通 ， 采用雙脈沖控制。既每個觸發(fā)脈沖在導通 60186。后，在補發(fā)一個輔助脈沖；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 + 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 直流伺服電機的轉 速。 觸發(fā)脈沖提前 來，增大整流輸出 電壓；觸發(fā)脈沖延 后來，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 過零信號 由速度 F變換來的電流調節(jié)器輸出的直流信號 , 1 2 3 窄脈沖 ： 即 移相觸發(fā)脈沖 同步信號 方波信號 矩齒波 矩齒波與直 流電壓疊加 信號 尖脈沖 直流電壓 （ 可控硅導通時間），可調速。 沒反饋是開環(huán)，特性軟。 1同步電路 2移向控制電路 3脈沖分配器 ② 電流調節(jié)器 :同上，加快電流的反應。 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直流信號疊加。 ① 速度調節(jié)器：比例積分 PI，高放大（相當 C短路） —緩放大 —增放大 —穩(wěn)定（相當 C 開路）無靜差。 （ 2） 晶體管脈寬調制（ PWM）調速系統(tǒng) 1）系統(tǒng)的組成及特點 usr us f 整流 ? 速度調節(jié)器 ? 電流調節(jié)器 脈寬調節(jié) 振蕩器 基極驅動 M G 電流反饋 U～ 功放 ① 主回路： 大功率晶體管開關放大器； 功率整流器。 ② 控制回路： 速度調節(jié)器； 電流調節(jié)器； 固定頻率振蕩器及三角波發(fā)生器； 脈寬調制器和基極驅動電路。 區(qū)別： 與晶閘管調速系統(tǒng)比較，速度調節(jié)器和電流調節(jié)器原理一樣。不同的是脈寬調制器和功率放大器。 直流脈寬調調制的基本原理 周期不變 周期不變 脈寬 脈寬 脈寬 脈寬 平均直流電壓 U ωt 功率放大器中的大功率晶體管工作在開關狀態(tài)下，開關頻率保持恒定，用調整開關周期內晶體管導通時間（即改變基極調制脈沖寬度）的方法來改變輸出。從而使電機獲得脈寬受調制脈沖控制的電壓脈沖，由于頻率高及電感