第6章數(shù)控伺服系統(tǒng)-資料下載頁
2025-07-20 12:25本頁面
【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(jìn)給伺服電機(jī)的速度控制系統(tǒng) 校正 補(bǔ)償 乘法器 SPWM 功率 放大 速度反 饋信號 轉(zhuǎn)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(shù)字控制 ① 微機(jī)存儲事先算好的 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 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； ，動態(tài)相應(yīng)不受中間環(huán)節(jié)影響； 。 交流主軸電機(jī)的速度控制 交流主軸驅(qū)動系統(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 三相異步電機(jī)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(lián)匝數(shù)； kN1— 基波繞組系數(shù)； Φm — 每 極氣隙磁通量 由上式可知 Φm ≈ u1 / 在電機(jī)調(diào)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(fèi)。 磁通過強(qiáng) — 使鐵心飽和，產(chǎn)生過大的勵磁電流，嚴(yán)重時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)子磁動勢合成產(chǎn)生的，所以不能單獨(dú)調(diào)頻。 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 交流主軸電機(jī)的速度控制 ①恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 T不變，則需u1/f1為常數(shù) 若低速時 Tm不變，則需E1/f1為常數(shù) ② 恒最大轉(zhuǎn)矩 Tm調(diào)速 22 co s ?? ICT mT?（ 1）基頻以下調(diào)速 恒功率調(diào)速 10 20 30 40 50 60 1000 2022 n T 交流主軸電機(jī)的速度控制 （ 2）基頻以上調(diào)速 恒 P 在伺服系統(tǒng)中，直流伺服電機(jī)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(jī)磁通 Ф和電樞電流 Ia，且這兩個量是獨(dú)立的。此外，電磁轉(zhuǎn)矩（ Tm=KT Ф Ia）與磁通 Ф和電樞電流 Ia分別成正比關(guān)系。因此，控制簡單，性能為線性。如果能夠模擬直流電機(jī)，求出交流電機(jī)與之對應(yīng)的磁場與電樞電流，分別而獨(dú)立地加以控制，就會使交流電機(jī)具有與直流電機(jī)近似的優(yōu)良特性。為此，必須將三相交變量（矢量）轉(zhuǎn)換為與之等效的直流量（標(biāo)量），建立起交流電機(jī)的等效模型，然后按直流電機(jī)的控制方法對其進(jìn)行控制。 交流伺服電機(jī)的矢量控制 圖 644a所示三相異步交流電機(jī)在空間上產(chǎn)生一個角速度為 ω0的旋轉(zhuǎn)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(chǎn)生角速度為 ω0的旋轉(zhuǎn)磁場 Φ,則可以認(rèn)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(chǎn)生位置固定的磁場 Φ,如果再使繞組以角速度 ω0旋轉(zhuǎn)，則所建立的磁場也是旋轉(zhuǎn)磁場，其幅值和轉(zhuǎn)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(jī)三相 二相直流機(jī)變換 1) 三相 A、 B、 C系統(tǒng)變換到兩相 α 、 β 系統(tǒng) 這種變換是將三相交流電機(jī)變?yōu)榈刃У亩嘟涣麟姍C(jī)。圖 644a所示的三相異步電機(jī)的定子三相繞組，彼此相差 1200空間角度，當(dāng)通以三相平衡交流電流 iA, iB, iC 時，在定子上產(chǎn)生以同步角速度 ω0旋轉(zhuǎn)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(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的幅值和角速度也分別 Φ和 ω0，則可以認(rèn)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(yīng)用三相 /二相的數(shù)學(xué)變換公式，將其化為二相交流繞組的等效交流磁場。則產(chǎn)生的空間旋轉(zhuǎn)磁場與三相 A、 B、 C繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場一致。令三相繞組中的 A相繞組的軸線與 α 坐標(biāo)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(guān)系，可求得對應(yīng)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(zhuǎn)換方式相同。這樣就將三相電機(jī)轉(zhuǎn)換為二相電機(jī)，如圖 644b。 60o 60o FC FA FB F F ????????c o ss i ns i nc o siiiiiiqd????? 2) 矢量旋轉(zhuǎn)變換 將三相電機(jī)轉(zhuǎn)化為二相電機(jī)后，還需將二相交流電機(jī)變換為等效的直流電機(jī)，見圖 644c。若設(shè)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(chǎn)生固定幅度的磁場 Φ，在定子上以角速度ω0旋轉(zhuǎn)。這樣就可看成是直流電機(jī)了。將二相交流電機(jī)轉(zhuǎn)化為直流電機(jī)的變換，實(shí)質(zhì)就是矢量向標(biāo)量的轉(zhuǎn)換，是靜止的直角坐標(biāo)系向旋轉(zhuǎn)的直角坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換。這里，就是把 iα 和 iβ 轉(zhuǎn)化為 id 和 iq ，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)。轉(zhuǎn)換公式為 α β i1 Φ id iq θ φ 3) 直角坐標(biāo) 與極坐標(biāo)的變換 矢量控制 中 ， 還要用到直角坐標(biāo)系與極坐標(biāo)系的變換 。 如圖 645b中 ， 由 和 求 ， 其公式 為 采用矢量變換的感應(yīng)電機(jī)具有和直流電機(jī)一樣的控制特點(diǎn) ， 而且結(jié)構(gòu)簡單 、 可靠 ， 電機(jī)容量不受限制 ， 與同等直流電機(jī)相比機(jī)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(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 位置控制的基本原理 數(shù)字脈沖比較位置控制伺服系統(tǒng) 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(jī) 脈沖 處理 指令脈沖 F 反饋脈沖 位置信息 全數(shù)字控制伺服系統(tǒng)
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1