數(shù)控伺服系統(tǒng)ppt課件-資料下載頁
2025-04-29 02:57本頁面
【正文】 定子電源頻率 p – 磁激對(duì)數(shù) S – 轉(zhuǎn)差率 ns – 定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速 n– 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 ? ?s1p f60n 1 ?? 異步電機(jī) 變頻 – 用于籠型電機(jī) 調(diào)壓（定子電壓） 電磁磚差離合器 調(diào)阻（轉(zhuǎn)子電組） 串級(jí)調(diào)速 交 –直 –交 交 –交 交 –直 –交 交 –交 變轉(zhuǎn) 差率 變頻 變頻 同步電機(jī) 交流電動(dòng)機(jī) ssnnns ??由此可知調(diào)速方法： （ ） （ ） 2022/5/25 對(duì)于進(jìn)給系統(tǒng)常使用交流同步電機(jī)，該電機(jī)沒有轉(zhuǎn)差率，電機(jī)轉(zhuǎn)速公式變?yōu)椋? pfn 160?從式中可以看出：只能用變頻調(diào)速，并且是有效方法。 變頻調(diào)速的主要環(huán)節(jié)是為交流電機(jī)提供變頻、變壓電源的變頻器，變頻器分為： ● 交 –直 –交變頻器 分電壓型和電流型。電壓型先將電網(wǎng)的交流 電經(jīng)整流器變?yōu)橹绷?，再?jīng)逆變器變?yōu)轭l率和電壓都可變的交 流電壓。電流型是切換一串方波，方波電流供電，用于大功率。 ● 交 –交變頻器 該變頻器沒有中間環(huán)節(jié)，直接將電網(wǎng)的交流電 變?yōu)轭l率和電壓都可變的交流電。 目前對(duì)于中小功率電機(jī)，用得最多的是電壓型交 –直 –交變頻器。 （ SPWM）變壓變頻器 ⑴ 基本概念 1964年德國人率先提出脈寬調(diào)制變頻思想，把通訊系統(tǒng)中的 （ ） 2022/5/25 調(diào)制技術(shù)應(yīng)用于交流變頻器。調(diào)制方法很多，目前用得最多的是正弦 脈寬調(diào)制。還有空間電壓矢量 PWM、最優(yōu) PWM、預(yù)測 PWM、隨機(jī) PWM、規(guī)則采樣數(shù)字化 PWM等等。 SPWM交 –直 –交變壓變頻器的原理框圖如下： M 3～ UI UR ～ UR–整流器 固定電壓不可控整流器，常采用六個(gè)二級(jí)管橋式整流器 結(jié)構(gòu)將交流變?yōu)橹绷?，電壓幅值不變? 為逆變器的供電。 UI –逆變器 由六個(gè)功率開關(guān)器件組成，常采用大功率晶體管。其控 制極（大功率晶體管 GTR為基極 ）輸入由基準(zhǔn)正弦波（由速度指 令轉(zhuǎn)化過來的）和三角波疊加出來的 SPWM調(diào)制波（等幅、不等 寬的矩形脈沖波） ，使這些大功率晶體管按一定規(guī)律導(dǎo)通、截止， 輸出一系列功率級(jí)等效于正弦交流電的可變頻變壓的等幅、不等 寬的矩形脈沖電壓波，即功率級(jí) SPWM電壓，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 功率開關(guān)器件還可采用：可關(guān)斷晶閘管 GTO、功率場效應(yīng)晶 體管 MOSFET、絕緣門極晶體管 IGBT等。 2022/5/25 ⑵ 正弦脈寬調(diào)制原理 （以單相為例） 正弦脈寬調(diào)制 （ SPWM）波形 : 與正弦波等效的一系列等幅不等 寬的矩形脈沖波，如右下圖所示。 u ωt ωt u O O a) b) ① 等效原理 ：把 正弦分 成 n 等分，每一區(qū)間的面 積用與其相等的等幅不等 寬的矩形面積代替。 正弦的正負(fù)半周均如此 處理。 2022/5/25 ② SPWM控制波的生成 :正弦波 —三角波調(diào)制 、方波 —三角波調(diào)制。 方波發(fā)生器 （帶正反饋比較 又有 RC積分） 三角波發(fā)生器 （積分器） 三角波與基準(zhǔn) 正弦波疊加 （比較器） SPWM調(diào)制波 基準(zhǔn)正弦波 (由速度指令 轉(zhuǎn)化過來的 ) VD1 調(diào)制波 載波 u ut u1: ut u1 u0 O O O t t t RF R R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 VD2 VD3 VD4 C 1 C 2 U0 (ua、 ub、 uc ) t O + + + t ut: uAB 50Hz SPWM D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 T1 T2 T3 T4 T5 T6 ua ua ub ub uc uc u1 u2 u3 ut u1 ut ud ua ω1t ω1t ω1t ω1t ω1t ω1t uA0 uB0 uC0 逆變器輸出 A相等效正弦 脈寬電壓波 逆變器輸出 B相等效正弦 脈寬電壓波 逆變器輸出 C相等效正弦 脈寬電壓波 逆變器輸出線電壓等效正弦脈寬電壓波 u1:由 F轉(zhuǎn)換來的 ut 改變調(diào)制波的頻率、幅值，就可改變最終輸出 ： 變頻變壓的交流電壓 主回路： 左半部：整流器 右半部：逆變器 ：速度環(huán)、電流環(huán) SPW電路、功放電路 檢測反饋電路 2022/5/25 校正 補(bǔ)償 乘法器 SPWM 功率 放大 速度反 饋信號(hào) 轉(zhuǎn)子位置 檢測電路 電流信號(hào) 處理電路 傳感器信號(hào)處理電路 傳感器 MS 3~ 電流 比較 速度 比較 電流 傳感 + + U(t) 2022/5/25 SPWM的控制方法： ⑴ 模擬控制 原始的控制方法； ⑵ 數(shù)字控制 ① 微機(jī)存儲(chǔ)事先算好的 SPWM數(shù)據(jù)表格，由指令調(diào)出，或通過軟 件實(shí)時(shí)生成。 ② 專用集成芯片 ③ 單片機(jī)微處理器直接帶有 SPWM信號(hào)產(chǎn)生功能，并有其輸出端 口，如 809 8XC196MC。 去主回路 三極管基極 u/f 分頻 u/f 分頻 基準(zhǔn)正弦波 產(chǎn)生 三角波 發(fā)生器 比較器 SPWM 比較 疊加 ui 壓 /頻變換、 分頻器 正弦邏輯 三角波邏輯 指令 比較器 比較器 脈沖 分配 2022/5/25 SPWM變壓變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)： ，簡化了結(jié)構(gòu)； 。使電網(wǎng)功率因數(shù)提高； ，動(dòng)態(tài)相應(yīng)不受中間環(huán)節(jié)影響； 。 2022/5/25 交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：交流感應(yīng)異步電機(jī) 調(diào)速方法很多，變頻調(diào)速是最適用的方法，主要有： 壓頻（ u/f）調(diào)速 矢量變換控制調(diào)速 在電機(jī)調(diào)速時(shí)，希望保持每極磁通為額定值。 磁通過弱 — 沒有充分利用鐵心，是一種浪費(fèi)。 磁通過強(qiáng) — 使鐵心飽和，產(chǎn)生過大的勵(lì)磁電流，嚴(yán)重時(shí)因繞 組過熱燒毀電機(jī)。 交流異步電機(jī)中， 磁通是定子和轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢合成產(chǎn)生的，所 以不能單獨(dú)調(diào)頻。 三相 異步電機(jī) 定子每相電動(dòng)勢的有效值為： Eg = ≈ 式中 f1 — 定子 頻率（ Hz）； N1 — 定子電動(dòng)繞組串聯(lián)匝數(shù)； Kn1 — 基波繞組系數(shù)； Φm — 每 極氣隙磁通量 2022/5/25 n T 10 20 30 40 1000 2022 3000 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性曲線 T n 10 20 30 40 1000 2022 3000 恒 Tm調(diào)速特性曲線 由上式可知 Φm ≈ Eg / f1 恒功率調(diào)速 2022/5/25 10 20 30 40 50 60 1000 2022 n T 交流異步電機(jī)的矢量控制 2022/5/25 A A B C 0 0 0 d d q q 矢量控制 2022/5/25 60o 60o FC FA FB F F d id iq i i il 交流同步電機(jī)的矢量控制 2022/5/25 d A B C i iq id iA d ic iB q 位置控制 2022/5/25 位置檢測 測速值 位置傳感器 測速計(jì) 電動(dòng)機(jī) 速度控制 位置控制 指令位置 Doi + DAi 實(shí)際 位置 ?Di Vpi ?Vi VDi KD KV 2022/5/25 比較 環(huán)節(jié) 伺服 放大器 D/A 工作臺(tái) 位置 檢測器 伺服 電機(jī) 脈沖 處理 指令脈沖 F 反饋脈沖 位置信息
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