【正文】 止； Ub Ub3 變正，但 T2和 T3并不能立即導(dǎo)通，因?yàn)樵?電樞電感儲(chǔ)能的 作用下 ， 電樞電流 id= id2，由 D2→ D3續(xù)流，在 D D3 上的壓降使 T2 、 T3的 ce極承受反壓不能導(dǎo)通。 負(fù)載較重時(shí)：① 電動(dòng)狀態(tài)： 當(dāng) 0≤t ≤ t1時(shí)， Ub Ub4為正， T1 和 T4 導(dǎo)通； Ub Ub3 為負(fù) ， T2和 T3截止。 T2和 T3同 時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，基極驅(qū)動(dòng)電壓 Ub2= Ub3 = –Ub1。分別加到 T1 、 TT3 、 T4的基極。H型： 又分為雙極式、單極式和受限單極式三種。 脈寬的變化使電機(jī)電樞的直流電壓隨著變化。 直流脈寬調(diào)制： 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)頻率保持恒定，用調(diào)整開關(guān)周期 內(nèi)晶體管導(dǎo)通時(shí)間（即改變基極調(diào)制脈沖寬度） 的方法來改變輸出。 區(qū)別 ： 與晶閘管調(diào)速系統(tǒng)比較，速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié) 器原理一樣。3/9/2023（ 2） 晶體管脈寬調(diào)制（ PWM）調(diào)速系統(tǒng)1）系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)? 速度調(diào)節(jié)器 ? 電流調(diào)節(jié)器 脈寬調(diào)節(jié)振蕩器脈寬調(diào)節(jié)MG電流反饋U～usrus f整流功放圖 （ PWM） 調(diào)速系統(tǒng) 圖3/9/2023① 主回路 ： 大功率晶體管開關(guān)放大器； 功率整流器。 ③ 電網(wǎng)波動(dòng)： 電流調(diào)節(jié)器通過電流反饋信號(hào)還起快速的維持和調(diào)節(jié)電流 作用，如電網(wǎng)電壓突然短時(shí)下降，整流輸出電壓也隨之降低，在電機(jī) 轉(zhuǎn)速由于慣性還未變化之前，首先引起主回路電流的減小，立即使電 流調(diào)節(jié)器的輸出增加，觸發(fā)脈沖前移，使整流器輸出電壓恢復(fù)到原來 值，從而抑制了主回路電流的變化。此時(shí)測速反饋信號(hào)也增大，與大的速度給定相匹配達(dá)到 新的平衡，電機(jī)以較高的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。 造成功率因數(shù)不高的主要原因是感性負(fù)載，如異步電機(jī)、工頻爐、日光燈的功率因數(shù)都不高；提高功率因數(shù)的辦法是在感性負(fù)載上并聯(lián)電容。其中 cos φ稱為功率因數(shù) 。 功率 (平均 ) P =UIcos φ交流電阻電感電路：純電感電路電流落后電壓 相位 φ=90186。同相端接地，電位為 0，為實(shí)地；方反向端電為也為 0，虛地。① 速度調(diào)節(jié)器：比例積分 PI，高放大（相當(dāng) C短路） —緩放大 —增放大 —穩(wěn)定（相當(dāng) C 開路）無靜差。1同步電路 2移向控制電路3脈沖分配器② 電流調(diào)節(jié)器 :同上，加快電流的反應(yīng)。主回路波形圖圖 可控硅調(diào)速系統(tǒng) 主主 回路 波形圖3/9/20233）控制回路分析觸發(fā)脈沖產(chǎn)生的過程：改變觸發(fā)角，即改變控制角U1U2R1R2R3 C+同步信號(hào)過零信號(hào)由速度 F變換來的電流調(diào)節(jié)器輸出的直流信號(hào) ,1 2 3圖 可控硅調(diào)速系統(tǒng) 控制 回路及 波形圖窄脈沖 ： 即移相觸發(fā)脈沖同步信號(hào)方波信號(hào)矩齒波矩齒波與直流電壓疊加 信號(hào)尖脈沖直流電壓（ 可控硅導(dǎo)通時(shí)間），可調(diào)速。56α 只要改變可控硅觸發(fā)角（即改變導(dǎo)通角），就能改變可控硅的整流輸出電壓，從而改變直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速。1 32 460176。180176。 4 6 2 7 9 111 3 5 8 12 10ABCMⅠ ⅡUMUDKMKM+圖 可控硅調(diào)速系統(tǒng) 主主 回路3/9/2023原理：e)u ac b c a ba)b)c)d)1 3 5 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ωtub2 4 6b c aωtωtωtωt1 1 3 3 5 5 1 1 3 3 6 2 2 4 4 6 6 2 2 4 1 3 52 4 6120176。后，在補(bǔ)發(fā)一個(gè)輔助脈沖；也 可以采用寬脈沖控制，寬度大于 60186。 為保證合閘后兩個(gè)串聯(lián)可控硅能同時(shí)導(dǎo)通 ， 或已截止的相再次導(dǎo)通 ， 采用雙脈沖控制。每相內(nèi)二個(gè)觸發(fā)脈沖相差 180186。 5在正半周導(dǎo)通， 6在負(fù)半周導(dǎo)通。每部分內(nèi)又分成 共陰極組 （ 5）和共陽極組（ 6）。速度調(diào)節(jié)器電流調(diào)節(jié)器觸發(fā)脈沖發(fā)生器可控硅整流器電流反饋速度反饋電流檢測編碼器 電機(jī)UR+ Uf IfIR+E1ES3/9/20232）主回路 工作原理組成 ： 由大功率晶閘 管構(gòu)成的三相全控橋式（三相全波）反并接可逆電路， 分成二大部分（ Ⅰ 和 Ⅱ ），每部分內(nèi)按三相橋式連接，二組反并接， 分別實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn) 和反轉(zhuǎn)。 觸發(fā)脈沖發(fā)生器：產(chǎn)生移相脈沖，使可控硅觸發(fā)角前移或后移。 電流環(huán)：電流調(diào)節(jié) (P或 PI)。 主回路： 可控硅整流放大器等。屬于恒功率調(diào)速。屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。速度控制： 主要是調(diào)速，調(diào)速有機(jī)械 、 液壓和電氣方法，電氣調(diào) 速最有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。與 主運(yùn)動(dòng)相比功率較小。不但有速度控制， 還有位置控制。分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。（ 1）永磁交流同步伺服電機(jī)的發(fā)展 ① 新永磁材料的應(yīng)用 釹鐵硼 ② 永久磁鐵的結(jié)構(gòu)改革 內(nèi)裝永磁交流同步伺服電機(jī) ③ 與機(jī)床部件一體化的電機(jī) 空心軸永磁交流同步伺服電機(jī)（ 2）交流主軸伺服電機(jī)的發(fā)展 ① 輸出轉(zhuǎn)換型交流主軸電機(jī) 三角 星形切換，繞組數(shù)切換或二者組合切換。交流伺服電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)： ◆ 動(dòng)態(tài)響應(yīng)好； ◆ 輸出功率大、電壓和轉(zhuǎn)速提高交流伺服電機(jī)形式： ◆ 同步型交流伺服電機(jī)和 ◆ 異步型交流感應(yīng)伺服電機(jī) 。Ⅲ8000 瞬時(shí)換向極限10000 12023轉(zhuǎn)矩極限圖 6﹒ 9負(fù)載 工作周期曲線M/（ Ncm） 3) 數(shù)據(jù)表： N、 T、 時(shí)間常數(shù)、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等等。圖 直流電機(jī)的機(jī)械特性ω （ n） ω OO△ω TS T TL 3/9/2023 ⑵ 動(dòng)態(tài)特性直流電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩平衡方程式為 （ ） 式中 TM ─ 電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩； TL ─ 折算到電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩； ω ─ 電機(jī)轉(zhuǎn)子角速度； J ─ 電機(jī)轉(zhuǎn)子上總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； t ─ 時(shí)間自變量。 電樞反電勢與轉(zhuǎn)速之間有以下關(guān)系： （ ） Ke─ 電勢常數(shù)； ω ─ 電機(jī)轉(zhuǎn)速（角速度）。電磁轉(zhuǎn)矩由下式表示 : （ ） KT — 轉(zhuǎn)矩常數(shù)； Φ — 磁場磁通； Ia — 電樞電流； TM — 電磁 轉(zhuǎn)矩。 直流伺服電機(jī)及工作特性 3/9/2023 1．直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)極靴機(jī)殼 瓦狀永磁材料（定子）電樞（轉(zhuǎn)子）換向極主磁極定子轉(zhuǎn)子線圈圖 圖 3/9/2023⑴ 靜態(tài)特性4．按反饋比較控制方式分類 （ 1）脈沖、數(shù)字比較伺服系統(tǒng) （ 2）相位比較伺服系統(tǒng) （ 3）幅值比較伺服系統(tǒng) （ 4）全數(shù)字伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)的分類 3/9/2023 伺服電動(dòng)機(jī) 伺服電動(dòng)機(jī) 為數(shù)控伺服系統(tǒng)的重要組成部分，是速 度和軌跡控制的執(zhí)行元件。 （ 2）主軸伺服系統(tǒng) 只是一個(gè)速度控制系統(tǒng)。動(dòng) 態(tài)響 應(yīng)好、轉(zhuǎn)速高和容量大。 2）交流伺服系統(tǒng) 交流感應(yīng)異步伺服電機(jī)（一般用于主軸伺服系 統(tǒng)） 和永磁同步伺服電機(jī)（一般用于進(jìn)給伺服系統(tǒng)）。 優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速性能好。（ 2）電氣伺服系統(tǒng) 伺服電機(jī)（ 步進(jìn)電機(jī) 、直流電機(jī)和交流電機(jī)） 優(yōu)點(diǎn)：操作維護(hù)方便，可靠性高。 缺點(diǎn)：液壓系統(tǒng)需要供油系統(tǒng)，體積大。3/9/20232． 按使用的執(zhí)行元件分類 （ 1）電液伺服系統(tǒng) 電液脈沖馬達(dá)和電液伺服馬達(dá)。 w 由于位置環(huán)內(nèi)的許多機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都是非線性的，故很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試都相當(dāng)困難。位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)檢測與反饋單元位置控制單元 速度控制單元++ 電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)指令實(shí)際位置反饋實(shí)際速度反饋3/9/2023 伺服系統(tǒng)的分類 w 從理論上講，可以消除整個(gè)驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)環(huán)節(jié)的誤差、間隙和失動(dòng)量。w 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試方便、精度也較高，因而在現(xiàn)代 CNC機(jī)床中得到了廣泛應(yīng)用。因此，其精度較閉環(huán)差，較開環(huán)好。位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)檢測與反饋單元位置控制單元 速度控制單元++ 電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)指令實(shí)際位置反饋實(shí)際速度反饋3/9/2023 伺服系統(tǒng)的分類 w 半閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，因此可獲得穩(wěn)定的控制性能，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性雖不如開環(huán)系統(tǒng)，但比閉環(huán)要好。一般用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。n 一般以功率步進(jìn)電機(jī)作為伺服驅(qū)動(dòng)元件。 對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求 3/9/2023 1．按調(diào)節(jié)理論分類（ 1）開環(huán)伺服系統(tǒng) （ 2）閉環(huán)伺服系統(tǒng) （ 3）半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)的分類指令驅(qū)動(dòng)電路 步進(jìn)電機(jī) 工作臺(tái)脈沖伺服電機(jī)速度檢測速度控制位置控制 位置檢測