【文章內容簡介】 動轉矩和相對功率，易于控制及響應快等優(yōu)點。盡管其結構復雜，成本較高，在機電一體化控制系統(tǒng)中還是具有較廣泛的應用。與直流伺服電動機比較，交流伺服電動機不需要電刷和換向器，因而維護方便和對環(huán)境無要求；此外，交流電動機還具有轉動慣量、體積和重量較小，結構簡單、價格便宜等優(yōu)點；尤其是交流電動機調速技術的快速發(fā)展，使它得到了更廣泛的應用。了解伺服電動機的機械特性有什么意義，習、慣性稱呼機械特性硬的含義是什么？如果直流伺服電動機的機械特性較平緩，則當負載轉矩變化時，相應的轉速變化較小，這時稱直流伺服電動機的機械特性較硬。有一脈沖電源，通過環(huán)形分配器將脈沖分配給五相十拍通電的步進電機定子勵磁繞組，測得步進電機的轉速為100r/min，已知轉子有24個齒，求： 1）步進電機的步距角； 2）脈沖電源的頻率。三相變磁阻式步進電動機，轉子齒數Z=100,雙拍制通電，要求電動機轉速為120r/min，輸入脈沖頻率為多少?步距角為多少?1簡述交流電動機變頻調速控制方案。（１）開環(huán)控制（2）無速度傳感器的矢量控制（3）帶速度傳感器矢量控制（4）永磁同步電動機開環(huán)控制1試分析三相SPWM的控制原理。在PWM型逆變電路中，使用最多的是圖643a的三相橋式逆變電路，其控制方式一般都采用雙極性方式。U、V和W三相的PWM控制通常公用一個三角波載波uc，三相調制信號U ru, U rv 和, U rw的相位依次相差1200。U、V和W各相功率開關器件的控制規(guī)律相同，現以U相為例來說明。當Uru uc時，給上橋臂晶體管V1以導通信號，給下橋臂晶體管V4以關斷信號，則U相相對于直流電源假想中點N’的輸出電壓UUN’= Ud/2。當Uru uc時，給V4以導通信號，給V1以關斷信號，則UUN’=Ud／2。V1和V4的驅動信號始終是互補的。當給V1（V4）加導通信號時，可能是V1（V4）導通，也可能二極管VD1（VD4）續(xù)流導通，這要由感性負載中原來電流的方向和大小來決定，和單相橋式逆變電路雙極性SPWM控制時的情況相同。V相和W相的控制方式和U相相同。UUN’、UVN’和Uwn’ 的波形如圖643b所示。可以看出，這些波形都只有177。Ud兩種電平。像這種逆變電路相電壓（uUN’、uVN’和uWN’）只能輸出兩種電平的三相橋式電路無法實現單極性控制。圖中線電壓UUV的波形可由UUN’ ― UVN’得出。可以看出，當臂1和6導通時，UUV = Ud，當臂3和4導通時，UUV =―Ud，當臂1和3或4和6導通時，Uuv=0，因此逆變器輸出線電壓由+Ud、Ud、0三種電平構成。負載相電壓UUN可由下式求得uUN=uUN’UUN39。+UVN39。+UWN39。3（618）從圖中可以看出，它由（177。2/3）Ud，（177。1/3）Ud和0共5種電平組成。(a)(b)圖643三相SPWM逆變電路及波形在雙極性SPWM控制方式中，同一相上下兩個臂的驅動信號都是互補的。但實際上為了防止上下兩個臂直通而造成短路，在給一個臂施加關斷信號后，再延遲△t時間，才給另一個臂施加導通信號。延遲時間的長短主要由功率開關器件的關斷時間決定。這個延遲時間將會給輸出的PWM波形帶來影響，使其偏離正弦波。1分析影響直流伺服電機的影響因素。（1）驅動電路對機械特性的影響（2）直流伺服電動機內部的摩擦對調節(jié)特性的影響（3）負載變化對調節(jié)特性的影響1變流技術有哪幾種應用形式？舉出各種變流器的應用實例。變流技術按其功能應用可分成下列幾種變流器類型：整流器——把交流電變?yōu)楣潭ǖ模ɑ蚩烧{的）直流電。逆變器——把固定直流電變成固定的（或可調的）交流電。斬波器——把固定的直流電壓變成可調的直流電壓。交流調壓器——把固定交流電壓變成可調的交流電壓。周波變流器——把固定的交流電壓和頻率變成可調的交流電壓和頻率。1什么是PWM？直流PWM調壓比其它調壓方式有什么優(yōu)點？斬波器調壓控制直流伺服電機速度的方法又稱為脈寬調制（Pulse Width Modulation）直流調速。如圖所示為脈寬調速原理示意圖。將圖631a中的開關S周期性地開關，在一個周期T內閉合的時間為τ，則一個外加的固定直流電壓U被按一定的頻率開閉的開關S加到電動機的電樞上，電樞上的電壓波形將是一列方波信號，其高度為U、寬度為t，如圖631b所示。電樞兩端的平均電壓為：Ud=T1T0242。tUdt=TU=rU（617）式中r=t/T=Ud/U，(0r為導通率（或稱占空比）。當T不變時，只要改變導通時間t，就可以改變電樞兩端的平均電壓Ud。當t從0~T改變時，Ud由零連續(xù)增大到U。實際電路中，一般使用自關斷電力電子器件來實現上述的開關作用，如GTR、MOSFET、IGBT等器件。圖63中的二極管是續(xù)流二極管，當S斷開時，由于電樞電感的存在，電動機的電樞電流可通過它形成續(xù)流回路。1交流變頻調速有哪幾種類型，各有什么特點？（１）開環(huán)控制開環(huán)控制的通用變頻器三相異步電動機變頻調速系統(tǒng)控制框圖如圖625所示。圖625 開環(huán)異步電動機變頻調速VVVF通用變頻器 IM異步電動機該控制方案結構簡單，可靠性高。但是，由于是開環(huán)控制方式，其調速精度和動態(tài)響應特性并不是十分理想。尤其是在低速區(qū)域電壓調整比較困難，不可能得到較大的調速范圍和較高的調速精度。異步電動機存在轉差率，轉速隨負荷力矩變化而變動，即使目前有些變頻器具有轉差補償功能及轉矩提升功能，%的精度，所以采用這種V/F控制的通用變頻器異步機開環(huán)變頻調速適用于一般要求不高的場合，例如風機、水泵等機械。圖626 矢量控制變頻器的異步電動機變頻調速VVVF矢量變頻器（2）無速度傳感器的矢量控制無速度傳感器的矢量控制變頻器異步電機變頻調速系統(tǒng)控制框圖如圖626所示。對比圖625圖，兩者的差別僅在使用的變頻器不同。由于使用無速度傳感器矢量控制的變頻器，可以分別對異步電動機的磁通和轉矩電流進行檢測、控制，自動改變電壓和頻率，使指令值和檢測實際值達到一致，從而實現了矢量控制。雖說它是開環(huán)控制系統(tǒng)，但是大大提升了靜態(tài)精度和動態(tài)品質。%，轉速響應也較快。如果生產要求不是十分高的情形下，采用矢量變頻器無傳感器開環(huán)異步電機變頻調速是非常合適的，可以達到控制結構簡單，可靠性高的實效。（3）帶速度傳感器矢量控制帶速度傳感器矢量控制變頻器的異步電機閉環(huán)變頻調速系統(tǒng)控制框圖如圖627所示。圖627 異步電機閉環(huán)控制變頻調速PG速度脈沖發(fā)生器矢量控制異步電機閉環(huán)變頻調速是一種理想的控制方式。它具可以從零轉速起進行速度控制，即甚低速亦能運行，因此調速范圍很寬廣，可達100:1或1000:1；可以對轉矩實行精確控制；系統(tǒng)的動態(tài)響應速度甚快；電動機的加速度特性很好等優(yōu)點1什么是SPWM？SPWM信號是數字信號形式還是模擬信號形式？在PWM型逆變電路中，使用最多的是圖643a的三相橋式逆變電路，其控制方式一般都采用雙極性方式。U、V和W三相的PWM控制通常公用一個三角波載波uc，三相調制信號U ru, U rv 和, U rw的相位依次相差1200。U、V和W各相功率開關器件的控制規(guī)律相同，現以U相為例來說明。當Uru uc時，給上橋臂晶體管V1以導通信號，給下橋臂晶體管V4以關斷信號，則U相相對于直流電源假想中點N’的輸出電壓UUN’= Ud/2。當