【正文】 Copyright 169。一般延時時間設(shè)定有幾微秒到幾十微秒。延時電路的作用是使功率晶體管在確定的時刻關(guān)斷后，另一只開關(guān)功率晶體管要在延時了一段時間之后才可導通。直通的現(xiàn)象是應(yīng)該禁止的，因為直通會增加開關(guān)功率晶體管的功耗，嚴重時會導致短路事故。 by ARTCOM PT All rights reserved.數(shù)控技術(shù) 在前邊的討論中總是假定功率晶體管為理想開關(guān)。故稱這種斬波器為倍頻式斬波器，而稱這種脈沖寬度調(diào)制器為倍頻式脈寬調(diào)制器。 by ARTCOM PT All rights reserved.數(shù)控技術(shù) ① 控制電平 Uc的大小與電動機電樞兩端的脈沖電壓的寬度成正比，因而在穩(wěn)態(tài)，控制電平 Uc與電動機的轉(zhuǎn)速也是成正比的。 P P P P4的 4 路 PWM信號經(jīng)延時處理和驅(qū)動電路放大后，分別驅(qū)動主回路中的4個大功率晶體管 VT VT VTVT4。 UA和 UB經(jīng)過后面的 4 只比較器與基準電位（零電位）相比較。控制電平 Uc與三角波信號 UΔ 在 B點疊加。Copyright 169。脈沖寬度調(diào)制器是產(chǎn)生 PWM脈沖的環(huán)節(jié)，產(chǎn)生 PWM脈沖經(jīng)基極驅(qū)動電路放大后，驅(qū)動直流斬波器中大功率晶體管。Copyright 169。 通過驅(qū)動電路直接實現(xiàn)對大功率晶體管的保護也稱為 “ 就地保護 ” 。事實上，在大功率晶體管導通的過程中，有兩種情況是很危險的，一種是其集電極電流 Ic過大，另一種是其基極驅(qū)動電流 IB不足。 by ARTCOM PT All rights reserved.數(shù)控技術(shù) ③ 應(yīng)具有保護功能。一般來說，光電耦合器件的響應(yīng)速度是比較慢的，故在高頻工作時應(yīng)考慮光電耦合器件的響應(yīng)時間。光電耦合器件與晶體管一樣可以線性工作，也可以工作于開關(guān)狀態(tài)。 PWM脈沖是由后面的控制電路產(chǎn)生的，驅(qū)動電路的作用是將 PWM脈沖的功率加以放大，以驅(qū)動大功率晶體管，要解決 “ 不能共地 ” 的問題，只須用光電耦合器件或脈沖變壓器將驅(qū)動電路與后面的控制電路隔開即可。為了防止基極驅(qū)動電路之間的相互影響，每一只大功率晶體三極管的基極驅(qū)動電路都必須有它自己的 “ 地電位 ” 。Copyright 169。導通階段的基極驅(qū)動電流 IB2 應(yīng)該使大功率晶體管恰好維持在準飽合狀態(tài)，以便縮短存儲時間。理想的基極驅(qū)動電流波形如圖所示。 by ARTCOM PT All rights reserved.數(shù)控技術(shù) ① 要能提供最優(yōu)化驅(qū)動。設(shè)計優(yōu)良的驅(qū)動電路能改善功率晶體管的開關(guān)特性，從而減小開關(guān)損耗，提高整機的頻率及功率器件工作的可靠性。(2）大功率晶體三極管的基極驅(qū)動電路。 by ARTCOM PT All rights reserved.數(shù)控技術(shù) Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved.數(shù)控技術(shù) T1 T2 T1 T2 T1+VsVsVLCopyright 169。脈沖的幅值（即加在晶體管上的輸入電壓） Um是常數(shù)，周期 t是常數(shù)（因開關(guān)頻率恒定），脈沖寬度 S是隨每一周期內(nèi) “ 接通 ” 的時間長短而改變。 by ARTCOM PT All rights reserved.數(shù)控技術(shù) 3． PWM直流調(diào)速的工作原理 所謂脈寬調(diào)制，就是使功率放大器中的大功率晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)下，開關(guān)頻率與加在晶體管上的輸入電壓保持恒定，根據(jù)控制信號的大小來改變每一周期內(nèi) “ 接通 ” 和 “ 斷開 ” 的時間長短，即改變 “ 接通” 脈寬，使晶體管輸出到電動機電樞上電壓的 “ 占空比 ” 改變，從而改變電動機電樞上的平均電壓，完成電動機轉(zhuǎn)速的控制。電流調(diào)節(jié)器與速度調(diào)節(jié)器均采用 PID調(diào)節(jié)器，其由線性運算放大器和阻容元件組成的校正網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。其外環(huán) —— 速度環(huán)，由與電動機同軸安裝的測速發(fā)電動機獲得電動機的實際轉(zhuǎn)速反饋構(gòu)成，其作用是對電動機的速度誤差進行調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)所要求的動態(tài)特性。 by ARTCOM PT All rights reserved.數(shù)控技術(shù) 系統(tǒng)由電流、速度兩個反饋回路組成，所以稱為 雙環(huán)系統(tǒng) 。故目前在中小功率的伺服驅(qū)動裝置中，大多采用性能優(yōu)異的 PWM，而在大功率場合中，則采用 SCR。它具有極快的定位速度和很高的定位精度，抗負載擾動的能力強。（ 3）動態(tài)特性好。（ 2）電樞電流脈沖小。 by ARTCOM PT All rights reserved.數(shù)控技術(shù) 采用晶體管脈寬調(diào)速（ PWM）系統(tǒng)與晶閘管控制方式（ SCR）相比具有如下主要優(yōu)點：（ 1）避開與機械的共振。 晶閘管調(diào)速系統(tǒng)中，多采用三相全控橋式整流電路作為直流速度控制單元的主回路，通過對 12個晶閘管觸發(fā)角（控制角）的控制，達到控制電動機電樞壓的目的； 而脈寬調(diào)速系統(tǒng)是利用脈寬調(diào)制器對大功率晶體管的開關(guān)時間進行控制，將直流電壓轉(zhuǎn)換成某一頻率的方波電壓，加到電動機電樞的兩端，通過對方波脈沖寬度的控制，改變電樞的平均電壓，從而達到控制電動機轉(zhuǎn)速的目的。Copyright 169。直流電動機的定子有為永久磁鐵或為激勵繞組所形成的磁極兩種。但供電電壓不能超過電動機的額定電壓。 by ARTCOM PT All rights reserved.數(shù)控技術(shù) 實際采用改變電樞電壓 U來調(diào)速的方法。 by ARTCOM PT All rights reserved.數(shù)控技術(shù) 其對應(yīng)的機械特性曲線如圖所示。 by ARTCOM PT All rights reserved.數(shù)控技術(shù) 直流電動機存在兩組基本關(guān)系：IaRa + Ea ＝ U （ Ea＝ Ceφ n）T＝ CTφI a 直流電動機的機械特性式中 Ra—— 電樞電阻；Ia—— 電樞電流； U—— 電樞電壓； Ea—— 電樞反電動勢； Ce—— 反電動勢常數(shù)； φ —— 電動機磁通量； n—— 電動機轉(zhuǎn)速； T—— 電動機電磁力矩； CT—— 電磁力矩常數(shù)。因此，轉(zhuǎn)子的總磁勢的方向始終與定子磁勢正交，轉(zhuǎn)子磁場與定子磁場相互作用產(chǎn)生了電動機的電磁轉(zhuǎn)矩，從而使電動機轉(zhuǎn)動。 by ARTCOM PT All rights reserved.數(shù)控技術(shù) :由于電刷和換向器的作用，使轉(zhuǎn)子繞組中的任何一根導體，只要一轉(zhuǎn)過中性線，即由定子 S極下的范圍進入了定子 N極下的范圍，或者由定子 N極下的范圍進入 S極下的范圍，那么這根導體上的電流一定要反向。雖然當前交流伺服電動機已逐漸取代直流伺服電動機，但由于歷史的原因，直流伺服電動機仍被采用，并且已用于數(shù)控機床的大量直流伺服驅(qū)動還需要維護，因此了解直流伺服驅(qū)動仍是很必要的。Copyright 169。相應(yīng) VCMD值變小，由速度控制單元控制的伺服電動機轉(zhuǎn)速變小，隨著機床移動部件的不斷運動，位置反饋量的不斷增加，位置偏差不斷地減小，從而伺服電動機轉(zhuǎn)速越來越小。 by ARTCOM PT All rights reserved.數(shù)控技術(shù) 例：若由 CNC插補得到的指令進給位移量 F＝ 10單位（脈沖當量）由于剛開始工作臺處于靜止狀態(tài)，反饋的機床移動部件實際位移量 Pf＝ 0，經(jīng)比較環(huán)節(jié)后，位置偏差 e＝ F－ Pf＝ 10單位，將位置偏差轉(zhuǎn)換為一定的值 VCMD發(fā)往速度控制單元，速度控制單元根據(jù) VCMD的大小，控制伺服電動機以一定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，從而經(jīng)絲杠帶動機床移動部件運動。而速度控制單元的任務(wù)則是根據(jù)指令速度控制命令 VCMD值的大小，來控制伺服電動機轉(zhuǎn)速的大小。 by ARTCOM PT All rights reserved.數(shù)控技術(shù) 2．閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)的工作原理由 CNC插補得到的指令進給位移量 F與位置檢測反饋的機床移動部件（如工作臺）實際位移量 Pf進入位置控制模塊的比較環(huán)節(jié)后，可得到位置偏差 e（ e＝ FPf）。位置控制環(huán)主要是對機床運動坐標軸進行高要求的位置控制，即不僅對單個軸的運動速度和位置精度的控制有嚴格要求，而且在多軸聯(lián)動時，還要求各移動軸有很好的動態(tài)配合。速度控制單元所控制的伺服電動機類型不同（直、交流伺服電動機）其具體電路的組成也不一樣。Copyright 169。4．空載運行頻率 ?max(步 /s) 步進電動機在空載啟動后 ,能不丟步連續(xù)運行的最高脈沖重復頻率稱做空載運行頻率 ?max。m) 處于靜態(tài)的步進電機電磁轉(zhuǎn)矩最大值稱為最大靜轉(zhuǎn)矩 Tjmax。 by ARTCOM PT All rights reserved.數(shù)控技術(shù) 1．步距角 步電動機每步的轉(zhuǎn)角稱為步距角，其計算公式如下： 式中 m—— 步進電動機相數(shù)；