【正文】 2Tea TKKR??? ?ωO △ ω 圖 直流電機(jī)的機(jī)械特性 ω（ n） ωO O △ ω TS T TL 2 一般 直流電機(jī)的工作特性 ⑵ 動態(tài)特性 直流電機(jī)的動態(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)動慣量； t ─ 時(shí)間自變量 。 3) 數(shù)據(jù)表： N、 T、 時(shí)間常數(shù)、轉(zhuǎn)動慣量等等。 交流伺服電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)： ◆ 動態(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) 。 ② 液體冷卻電機(jī) ③ 內(nèi)裝式主軸電機(jī) 速度控制 概述： 速度控制系統(tǒng)由速度控制單元、伺服電機(jī)和速度檢測 裝置組成。 進(jìn)給運(yùn)動： 是保證軌跡、尺寸和形位精度的。在整個(gè)速度范圍內(nèi)，保持恒轉(zhuǎn)矩。 主運(yùn)動： 主要無級調(diào)速，但還要有下面的控制功能： ⑴ 主軸于進(jìn)給驅(qū)動的同步控制； ⑵ 準(zhǔn)停控制； ⑶ 分度控制； ⑷ 恒線速度控制。 直流進(jìn)給運(yùn)動的速度控制 1.、 直流伺服電機(jī)的調(diào)速原理 根據(jù)機(jī)械特性公式可知調(diào)速有二種方法 :電樞電壓 Ua和 氣隙磁通 Φ ⑴ 改變電樞外加電壓 Ua :由于繞組絕緣耐壓的限制，調(diào)壓只能在額定 轉(zhuǎn)速以下進(jìn)行。 ⑵改變氣隙磁通量 Φ： 改激磁電流即可改 Φ，在 Ua恒定情況下，磁場接 近飽和，故只能弱磁調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以上進(jìn)行。 ◆ 晶閘管（可控硅） 調(diào)速系統(tǒng) ◆ 晶體管脈寬調(diào)制（ PWM） 調(diào)速系統(tǒng) ?????? ??????? 0M2Teaea TKKRKUnnTCC RCUn 0M2Teaea ??? ???????（ ） （ ） (1) 晶閘管調(diào)速系統(tǒng) 1）系統(tǒng)的組成 包括 控制回路 ：速度環(huán)、電流環(huán)、觸發(fā)脈沖發(fā)生器等。 速度環(huán)：速度調(diào)節(jié)（ PI），作用：好的靜態(tài)、動態(tài)特性。作用：加快響應(yīng)、啟動、低頻穩(wěn)定等。 可控硅整流放大器：整流、放大、驅(qū)動，使電機(jī)轉(zhuǎn)動。 原理 ： 三相整流器，由二個(gè)半波整流電路組成。為構(gòu)成回路，這二組中必須各有一 個(gè)可控硅同時(shí)導(dǎo)通。每 組內(nèi)（即二相間）觸發(fā)脈沖相位相差 120186。 按管號排列，觸發(fā)脈沖的順序： 123456，相鄰之間相位差 60186。既每個(gè)觸發(fā)脈沖在導(dǎo)通 60186。小于 120186。 120176。 60176。 60176。 觸發(fā)脈沖提前 來，增大整流輸出 電壓；觸發(fā)脈沖延 后來，減小整流輸 出電壓。 沒反饋是開環(huán)，特性軟。 ③ 觸發(fā)脈沖發(fā)生器：正弦波同步鋸齒波觸發(fā) 電路，與 F直流信號疊加。 運(yùn)算放大器的類型 ⑴ 反向比例放大器 ⑵反向比例加法運(yùn)算放大器 ⑶同向比例放大器 ⑷積分運(yùn)算放大器 ⑸比例積分運(yùn)算放大器： ⑹比較器 R3 R3 U1 U2 R1 R2 R3 + U1 R1 U2 R2 C + U1 U2 R1 R2 R3 C + U1 U2 R1 R2 + U3 U2 R4 R2 + U1 R1 U1 U2 R2 R1 + U2 二個(gè)輸入端的內(nèi)阻非常大，不向運(yùn)放內(nèi)流電流，放大 倍數(shù)非常大。 U2=U1?R3/R2 功率因數(shù)（以單向?yàn)槔? 交流電阻電路：功率 (平均 ) P = UI =I2R =U 2/ R 交流電阻電容電路：純電容電路電流超前電壓 相位 φ=90186。 功率 (平均 ) P =UIcos φ 由于交流電路中電感電容的存在，平均功率不等于電 壓電流的乘積，而差一個(gè) cos φ ，既與電壓電流的相位差 有關(guān)。 cos φ 越高越好。 2022/5/25 [總結(jié) ] 速度控制的原理 ： ①調(diào)速： 當(dāng)給定的指令信號增大時(shí)，則有較大的偏差信號加到調(diào)節(jié)器的 輸入端，產(chǎn)生前移的觸發(fā)脈沖，可控硅整流器輸出直流電壓提高，電 機(jī)轉(zhuǎn)速上升。 ②干擾： 假如系統(tǒng)受到外界干擾，如負(fù)載增加，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，速度反 饋電壓降低，則速度調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號增大，其輸出信號也增大， 經(jīng)電流調(diào)節(jié)器使觸發(fā)脈沖前移，晶閘管整流器輸出電壓升高，使電機(jī) 轉(zhuǎn)速恢復(fù)到干擾前的數(shù)值。 ④啟動、制動、加減速： 電流調(diào)節(jié)器還能保證電機(jī)啟動、制動時(shí)的大轉(zhuǎn) 矩、加減速的良好動態(tài)性能。 ② 控制回路： 速度調(diào)節(jié)器；電流調(diào)節(jié)器； 固定頻率振蕩器及三角波發(fā)生器； 脈寬調(diào)制器和基極驅(qū)動電路 。不同的是脈寬調(diào)制器和功率放大器。從而使電機(jī)獲得脈寬受調(diào)制 脈沖控制的電壓脈沖，由于頻率高及電感的作用 則為波動很小的直流電壓（平均電壓）。 2022/5/25 直流脈寬調(diào)調(diào)制的基本原理 2022/5/25 周期不變 周期不變 脈寬 脈寬 脈寬 脈寬 平均直流電壓 脈沖寬度正比代表速度 F值的直流電壓 U ωt 2） 脈寬調(diào)制器 2022/5/25 t t U △ U △ +U S r U △ +U S r U S C U S C U S C +U S r o o o U S r t t t t 同向加法放大器電路圖 U S r –速度指令轉(zhuǎn)化過 來的直流電壓 U △ 三角波 USC 脈寬調(diào)制器的輸 出（ U S r +U △ ） 調(diào)制波形圖 R1 +12V USC R1 R3 R2 + 12V U S r U △ US r為 0時(shí) 調(diào)制出正負(fù)脈寬一樣方波 平均電壓為 0 US r為正時(shí) US r為負(fù)時(shí) 調(diào)制出脈寬較寬的波形 平均電壓為正 調(diào)制出脈寬較窄的波形 平均電壓為負(fù) 3） 開關(guān)功率放大器 主回路：可逆 H型雙極式 PWM 開關(guān)功率放大器 電路圖 : 由四個(gè)大功率晶體管 （ GTR） T 1 、 T 2 、 T 3 、 T4 及四個(gè)續(xù)流二極管組成的橋 式電路。 Ub Ub Ub3 Ub4 –為調(diào)制器 輸出，經(jīng)脈沖 分配、基極驅(qū) 動轉(zhuǎn)換過來的 脈沖電壓。 Ub3 Ub4 Ub1 Ub2 US A B D1 D2 D3 D4 M T1 T2 T4 T3 t US US Ud UAB O t Ub1 Ub 4 Ub2 Ub3 O O t t t1 T id id1 id2 id1 id2 O O O O O t1 t3 T t2 t3 t1 Ub Ub 4 Ub Ub 3 Ud UAB id t t t t id1 id1 id4 id2 id3 id4 id2 2022/5/25 工作原理： T1 和 T4 同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，其基極驅(qū)動電壓 Ub1= Ub4。以正脈沖較寬為例，既正轉(zhuǎn)時(shí)。電機(jī)端電壓 UAB=US， 電樞電流 id= id1，由 US→ T1 → T4 → 地。 UAB=US。 負(fù)載較輕時(shí)： ③反接制動狀態(tài)，電流反向：② 狀態(tài)中，在負(fù)載較輕時(shí)，則 id小， 續(xù)流 電流很快衰減到零，即 t =t2 時(shí) （見 上面右圖 ）， id=0。電機(jī)處于 反接制動狀態(tài)。 2022/5/25 ⑤ 電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止： 由正、負(fù) 驅(qū)動電壓脈沖寬窄而定。 ⑥ 電機(jī)速度的改變