【正文】 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 交流進給伺服電機的速度控制系統 校正 補償 乘法器 SPWM 功率 放大 速度反 饋信號 轉子位置 檢測電路 電流信號 處理電路 傳感器信號處理電路 傳感器 MS 3~ 電流 比較 速度 比較 電流 傳感 + + U(t) 2. SPWM電路原理 SPWM的控制方法： ⑴ 模擬控制 原始的控制方法； ⑵ 數字控制 ① 微機存儲事先算好的 SPWM數據表格，由指令調出，或通過軟 件實時生成。 ② 專用集成芯片 ③ 單片機微處理器直接帶有 SPWM信號產生功能，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 基準正弦波 產生 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 SPWM變壓變頻調速的優(yōu)點： ，簡化了結構； 。使電網功率因數提高； ，動態(tài)相應不受中間環(huán)節(jié)影響； 。 交流主軸電機的速度控制 交流主軸驅動系統：交流感應異步電機調速方法很多，變頻調速是最適用的方法，主要有： 壓頻（ u/f）調速 矢量變換控制調速 三相異步電機定子每相電動勢的有效值為： E1 = ≈ u1 式中： f1 — 定子頻率（ Hz）； N1 — 定子電動繞組串聯匝數； kN1— 基波繞組系數； Φm — 每 極氣隙磁通量 由上式可知 Φm ≈ u1 / 在電機調速時，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。 磁通過強 — 使鐵心飽和，產生過大的勵磁電流，嚴重時因繞組過熱燒毀電機。 交流異步電機中，磁通是定子和轉子磁動勢合成產生的，所以不能單獨調頻。 n T 10 20 30 40 1000 2022 3000 恒轉矩調速特性曲線 T n 10 20 30 40 1000 2022 3000 恒 Tm調速特性曲線 交流主軸電機的速度控制 ①恒轉矩調速 T不變，則需u1/f1為常數 若低速時 Tm不變，則需E1/f1為常數 ② 恒最大轉矩 Tm調速 22 co s ?? ICT mT?（ 1）基頻以下調速 恒功率調速 10 20 30 40 50 60 1000 2022 n T 交流主軸電機的速度控制 （ 2）基頻以上調速 恒 P 在伺服系統中，直流伺服電機能獲得優(yōu)良的動態(tài)與靜態(tài)性能，其根本原因是被控制只有電機磁通 Ф和電樞電流 Ia，且這兩個量是獨立的。此外，電磁轉矩（ Tm=KT Ф Ia）與磁通 Ф和電樞電流 Ia分別成正比關系。因此，控制簡單，性能為線性。如果能夠模擬直流電機，求出交流電機與之對應的磁場與電樞電流，分別而獨立地加以控制，就會使交流電機具有與直流電機近似的優(yōu)良特性。為此，必須將三相交變量（矢量）轉換為與之等效的直流量（標量），建立起交流電機的等效模型，然后按直流電機的控制方法對其進行控制。 交流伺服電機的矢量控制 圖 644a所示三相異步交流電機在空間上產生一個角速度為 ω0的旋轉磁場 Φ。如果用圖 644b中的兩套空間相差 900的繞組 α和 β來代替，并通以兩相在時間上相差 900的交流電流，使其也產生角速度為 ω0的旋轉磁場 Φ,則可以認為圖 644a和圖 644b中的兩套繞組是等效的。若給圖 644c所示模型上兩個互相垂直繞組 d 和 q，分別通以直流電流 id 和 iq ，則將產生位置固定的磁場 Φ,如果再使繞組以角速度 ω0旋轉，則所建立的磁場也是旋轉磁場，其幅值和轉速也與圖 644a一樣。 A A B C ω0 d d q q Φ ω0 ω0 Φ Φ β α 圖 交流機三相 二相直流機變換 1) 三相 A、 B、 C系統變換到兩相 α 、 β 系統 這種變換是將三相交流電機變?yōu)榈刃У亩嘟涣麟姍C。圖 644a所示的三相異步電機的定子三相繞組，彼此相差 1200空間角度，當通以三相平衡交流電流 iA, iB, iC 時，在定子上產生以同步角速度 ω0旋轉的磁場矢量 Φ。三相繞組的作用，完全可以用在空間上互相垂直的兩個靜止的 α、 β繞組代替，并通以兩相在時間上相差 900的交流平衡電流 iα 和 iβ ，使其產生的旋轉磁場的幅值和角速度也分別 Φ和 ω0，則可以認為圖 644a、 b中的兩套繞組是等效的。 A A B C ω0 d d q q Φ ω0 ω0 Φ Φ β α 應用三相 /二相的數學變換公式，將其化為二相交流繞組的等效交流磁場。則產生的空間旋轉磁場與三相 A、 B、 C繞組產生的旋轉磁場一致。令三相繞組中的 A相繞組的軸線與 α 坐標軸重合，其磁勢為。 CBCBCBACBAFFFFFFFFFFFF232360s i n60s i n212160c o s60c o s????????????????按照磁勢與電流成正比關系，可求得對應的電流值iα 和 iβ CBCBAiiiiiii23232121??????? 除磁勢的變換外，變換中用到的其它物理量，只要是三相平衡量與二相平衡量，則轉換方式相同。這樣就將三相電機轉換為二相電機，如圖 644b。 60o 60o FC FA FB F F ????????c o ss i ns i nc o siiiiiiqd????? 2) 矢量旋轉變換 將三相電機轉化為二相電機后，還需將二相交流電機變換為等效的直流電機，見圖 644c。若設圖 644c中 d為激磁繞組，通以激磁電 id， q為電樞繞組，通以電樞電流 iq ，則產生固定幅度的磁場 Φ，在定子上以角速度ω0旋轉。這樣就可看成是直流電機了。將二相交流電機轉化為直流電機的變換，實質就是矢量向標量的轉換，是靜止的直角坐標系向旋轉的直角坐標系之間的轉換。這里，就是把 iα 和 iβ 轉化為 id 和 iq ，轉化條件是保證合成磁場不變。在圖 645b中， iα 和 iβ的合成矢量是 i1，將其在 Φ方向及垂直方向投影，即可求得 id 和 iq 。 id 和 iq 在空間以角速度 ω0旋轉。轉換公式為 α β i1 Φ id iq θ φ 3) 直角坐標 與極坐標的變換 矢量控制 中 ， 還要用到直角坐標系與極坐標系的變換 。 如圖 645b中 ， 由 和 求 ， 其公式 為 采用矢量變換的感應電機具有和直流電機一樣的控制特點 ， 而且結構簡單 、 可靠 ， 電機容量不受限制 ， 與同等直流電機相比機械慣量 小 。 dqqdiitgiii????221di qi 1i 位置控制 位置檢測 測速值 位置傳感器 測速計 電動機 速度控制 位置控制 指令位置 Doi + DAi 實際 位置 ?Di Vpi ?Vi VDi KD KV 位置控制的基本原理 數字脈沖比較位置控制伺服系統 比較 環(huán)節(jié) 伺服 放大器 D/A 工作臺 位置 檢測器 伺服 電機 脈沖 處理 指令脈沖 F 反饋脈沖 位置信息 全數字控制伺服系統