【正文】 m ≈ Eg / f1 或 Φ m ≈ u1 / f1 頻壓協(xié)調控制 ：在降低頻率調速時，必須降低電壓，才能保持 Φ m 不變。 1)恒轉矩調速 交流異步電機轉矩的物理表達式 T = CT Φ m I2cosφ2 （ ）式中： CT –轉矩常數(shù)； I2 –折算到定子上的電流； cosφ2 –轉子電路功率因數(shù)。如此知： T與 Φ m 、 I2成正比，要保持 T不變，則需要 Φ m不變。nT10 20 30 40100020233000恒轉矩調速特性曲線圖 即要求 u1 / f1 = 常數(shù)此時，機械特性曲線族如 圖 。這些曲線族的線性段基本平行，但最大轉矩 Tm隨著 f1 的下降而減小。原因是： f1高時 → u1 值大 → 定子電流子在定子繞組中造成的壓降與 u1 相比，所占比例很小，認為 u1=Eg。 f1很低時 → u1很小 → 定子電流在定繞組中造成的壓降與 u1 相比所占比例很大u1和 Eg相差很大； 所以 Φ m減小， 使 T m下降。3/9/2023Tn10 20 30 40100020233000恒 Tm調速特性曲線圖 2)恒最大轉矩（ Tm）調速 為了使低速時， Tm不下降，必須使 E1 / f1 = 常數(shù) 采取 E1 、 f1 協(xié)調控制。然而繞組中感應電勢難以直接控制，亦采 用隨轉數(shù)的降低，定子電壓要適當提高的辦法，以補償定子繞組 電引起的壓降。恒 Tm調速的機械特性如圖 。 從圖中可以看出 低速時的最大轉矩得到了提高，與高速時的轉矩一樣。3/9/202310 20 30 40 50 6010002023nT圖 6. 33 恒功率調速 基頻以上調速稱為 恒功率調速。為了擴大調速范圍，可以將 f1大于 額定 頻率 ，得到大于額定值的轉速。由于定子電壓不能超過額定電 壓，因此 Φ m 將隨 f1的升高而降低，使轉矩下降。由 P = M↓n↑ = 恒定 故 功率不變以上交流機的變頻變壓調速為非線性，不如直流電機調速性能好。3/9/2023 矢量變換控制由德國于矢量變換控制由德國于 1971年提出和實現(xiàn)。其原理是利用矢量變年提出和實現(xiàn)。其原理是利用矢量變換將交流機向直流機那樣控制，這是在理論和實踐上的突破。矢量變換將交流機向直流機那樣控制，這是在理論和實踐上的突破。矢量變換控制既適用于交流異步電機，也適用于交流同步電機。下面以交流換控制既適用于交流異步電機，也適用于交流同步電機。下面以交流異步電機為例說明。異步電機為例說明。 直流伺服電機直流伺服電機 具有良好的靜態(tài)和動態(tài)性能，是因為具有良好的靜態(tài)和動態(tài)性能，是因為被控量為二個獨立的量：磁場被控量為二個獨立的量：磁場 Φ 和電樞電流 Ia(或 Ua)，并且互不影響。電磁轉矩（ M=CMΦ Ia）與 Φ 和 Ia分別成正比關系。 如果能 模擬 直流伺服電機直流伺服電機 ，求出交流伺服電機與之對應的等效磁，求出交流伺服電機與之對應的等效磁場和等效場和等效 電樞電流，分別獨立控制，就會使交流電機具有直流電機相似的優(yōu)良特性。為此，要進行： 三相交變量（矢量）轉換為直流（標量） ，建立交流電機的 等效數(shù)學模型。等效數(shù)學模型。 伺服電機的控制，伺服電機的控制， 實質是轉矩的控制實質是轉矩的控制 。交流感應電機的等效轉矩。交流感應電機的等效轉矩T = CT Φ m I2cosφ2 其中磁通為其中磁通為 矢 量，它是由定子電流量，它是由定子電流 I1與轉子電流 I2合成電流 I0產生的。與直流電機相比， 交流感應電機沒有獨立的激磁回路。如果要把轉子電流 I2比作 Ia， I2時刻影響 Φ 的變化；3/9/2023 其次， 交流感應電機的輸入量是隨時間變化的量，磁通亦是空間交變矢量 。如果 僅控制定子電壓和頻率，其輸出特性（ n=f(T)）也不是線性。 為此，可利用等效概念，將三相交流輸入電流 變?yōu)榈刃У闹绷麟姍C中彼此獨立的激磁電流 If和電樞電流 Ia。然后和直流電機一樣，通過對這兩個量的反饋控制，實現(xiàn)對電機的轉矩控制。最后，通過相反的變換，將等效的直流量還原為三相交流量，控制實際的三相感應電機。 等效變換的準則：變換前后有相同的磁動勢（磁勢），即必須生成同樣的旋轉磁場。 F = (ωI)=ΦRm 磁路歐姆定律。 其中 F–磁勢（相當于電勢）、 ω–線圈匝數(shù)、 I –電流、 Φ–磁通、 Rm –磁阻。 /二相變換（二相變換（ A、 B、 C/α、 β）） 即將 三相交流電機變?yōu)榈刃У?二相二相 交流電機 。圖 a為三相交流電機中彼此相差 120186?？臻g角度的三個定子繞組，分別通以時間相差 120186。電角度的三相平衡 交流電流 iA 、 iB 、 iC。于是在定子上產生旋轉磁場，其矢量為 Φ ，角速度 ω0 。3/9/2023ω 0圖 三相交流機 二相直流機變換 a) 三相交流電機 b) 等效的二相交流電機 c)等效的直流電機 應用 三相三相 /二相數(shù)學變換，轉化為 二相交流繞阻（ α 、 β ）的等效交流磁場 。 如圖 ，按空間相差 90186。布置，分別通以時間相差 90186。的平 衡 電流 iα、 iβ， 則產生空間旋轉磁場 ，其矢量為 Φ ，角速度 ω0 。 與三相 A、 B、 C產生的旋轉磁場一致 。A AB CddqqΦ Φ Φω 0ω 0αβ3/9/202360o60oFCFAFBFαFβ圖 三相交流 二交流相磁勢變換 的計算圖見圖 ， 其轉換磁勢為：激磁磁動勢與電樞磁動勢正交 按磁勢與電流成正比的關系， 同理，其轉換電流為： 按三相平衡量與二相平衡量等 效的原則，其它物理量轉換可 以用相同的方法。 這樣三相交流電機轉換二 相交流電機。3/9/2023didiqiαilqβα(F1)Ф激磁繞阻（ ?）θФ電樞繞阻iβ圖 二相交流 二相直流變換的計算圖 即將 二相交流電機變?yōu)榈刃У?直流直流 電機， 見圖 。直流電機中，如果電樞反應（電樞磁場對主磁場的影響）得以完全補償，激磁磁勢與電樞磁勢正交。圖 6. 34 c中的 d為激磁繞阻，通以激磁電流 id， q為電樞繞阻，通以電樞電流 iq， 則 id 產生固定幅度的磁場 Ф， 以 ω0角速度旋轉。這樣就可看成直流電機了。 轉化過程中實質是矢量向標量的轉化，將靜止的直角坐標系看成旋轉的直角坐標系。這里，就是將 iα iβ轉化為 id與 iq。在圖 中， iα、 iβ 的合成矢量 i1在 Ф方向和其垂直方向投影，即可求出 id與 iq。其磁場在空間以ω0角速度旋轉。轉換公式為：?3/9/2023 以上變換是以磁通軸為基準，所以，變換過程中要測得實際磁通，包括幅值和在空間的位置。 在在 圖 ，由 id、 iq 求 i1 （用極角和極半徑表示），公式為：根據(jù)矢量變換的原理可以組成矢量控制的 PWM 變頻調速系統(tǒng)3/9/2023 位置控制 作用 ：位置控制是伺服系統(tǒng)的重要組成部分，是保證位置精度的環(huán)節(jié)。 分類 ：位置控制按結構分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制；按工作原理分為： 相位控制、幅值控制、數(shù)字控制 等。 開環(huán)控制用于步進電機為執(zhí)行件的系統(tǒng)中，其位置精度由步進電機本身保證。 相位控制、幅值控制是早期直流模擬伺服系統(tǒng)中的位置控制方法，原理是將控制信號變?yōu)橄辔换蚍?、并進行比較，現(xiàn)在已不用。下面主要介紹閉環(huán)數(shù)字伺服系統(tǒng)的位置控制。 位置控制環(huán)是伺服系統(tǒng)的外環(huán)，它接收數(shù)控裝置插補器每個插補采樣周期發(fā)出的指令，作為位置環(huán)的給定。同時還接收位置采樣周期測量反饋裝置測出的位置值，與給定值進行比較，得出位置誤差，該誤差作為速度環(huán)的給定。 實際上，伺服系統(tǒng)根據(jù)各環(huán)節(jié)增益、倍率及其他要求，對位置環(huán)3/9/2023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 VDiKD KV圖 模擬位置控制系統(tǒng)原理圖的給定、反饋和誤差信號還要進行處理。 比較方法分模擬比較和數(shù)字比較：脈沖比較和數(shù)字比較?，F(xiàn)代全數(shù)字伺服系統(tǒng)在位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)都進行數(shù)字控制。采用微處理器進行數(shù)字處理。3/9/2023 1. 系統(tǒng)的組成 脈沖比較是一種常用的方法。在半閉環(huán)伺服系統(tǒng)中，經常采用由光電脈沖編碼器組成的位置檢測裝置，在全閉環(huán)伺服系統(tǒng)中，經常采用光柵及其電路作為位置檢測裝置。通過檢測裝置進行檢測、反饋，進行脈沖比較。比較環(huán)節(jié)伺服放大器D/A工作臺位置檢測器（編碼器）伺服電機脈沖處理指令脈沖 P反饋脈沖 位置信息圖 數(shù)字脈沖比較位置控制的半閉環(huán)伺服系統(tǒng)pf3/9/20232. 位置環(huán)的工作原理 位置環(huán)按負反饋、誤差原理工作，有誤差就運動，沒誤差就停止。具體如下： ⑴ 靜止狀態(tài) 指令脈沖 P = 0，工作臺不動，則反饋脈沖 Pf= 0 經比較器比較得誤差（或叫偏差） e = P Pf = 0 ,速度誤差也為零，工臺不動。 ⑵ 指令為正向脈沖時 P＞ 0， 工作臺沒有移動前，反饋脈沖 Pf 為零，經比 較器比較得誤差 e = P Pf ＞ 0 , 速度誤差也大于零，電機轉動，工作臺向正方向移動。隨著電機的運轉，檢測出的反饋脈沖信號通過采樣進入比較器，按負反饋原理，誤差減小，當誤差為零時，工作臺達到指令規(guī)定的位置，工作臺停止運動。 如按插補周期不斷的發(fā)出指令，工作臺就不斷的運動，誤差為一穩(wěn)定值時，工作臺為恒速運動。 加速時，指令值由零不斷增加，誤差也不斷加大，使工作臺加速運動。減速時，因誤差不斷減小，使工作臺減速運動。 ⑶ 指令為負向脈沖時 P＜ 0，運動情況與指令為正向脈沖時 一樣，只是 e = P Pf ＜ 0，工作臺向反方向進給。3/9/2023 見書中圖 特點 ◆ 三環(huán)全部數(shù)字控制； ◆ 專用微處理器參與速度、電流環(huán)的數(shù)字處理和比較； ◆ 位置反饋比較由高速通訊總線（光纖通訊）、位控 CPU完成。3/9/2023謝謝聽講謝謝聽講歡迎提出寶貴意見和建議歡迎提出寶貴意見和建議3/9/2023謝謝觀看 /歡迎下載BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH