伺服電機(jī)工作原理

1、創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十日伺服機(jī)電的工作原理圖之歐侯瑞魂創(chuàng)作創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十日伺服機(jī)電工作原理伺服機(jī)電內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵,驅(qū)動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時機(jī)電自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比力，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度.1、永磁交流伺服系統(tǒng)具有以下等優(yōu)點(diǎn):(1)電念頭無電刷和換向器,工作可靠，維護(hù)和調(diào)養(yǎng)簡單；(2)定子繞組散熱快；(3)慣量小，易提高系統(tǒng)的快速性；(4)適應(yīng)于高速年夜力矩工作狀態(tài)；(5)相同功率下，體積和重量較小，廣泛的應(yīng)用于機(jī)床、機(jī)械設(shè)備、搬運(yùn)機(jī)構(gòu)、印刷設(shè)備、裝配機(jī)器人、加工機(jī)械、高速卷繞機(jī)、紡織機(jī)械

2、等場所,滿足了傳動領(lǐng)域的發(fā)展需求.永磁交流伺服系統(tǒng)的驅(qū)動器經(jīng)歷了模擬式、模式混合式的發(fā)展后，目前已經(jīng)進(jìn)入了全數(shù)字的時代.全數(shù)字伺服驅(qū)動器不單克服了模擬式伺服的分散性年夜、零漂、低可靠性等確定，還充沛發(fā)揮創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十日創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十日了數(shù)字控制在控制精度上的優(yōu)勢和控制方法的靈活，使伺服驅(qū)動器不單結(jié)構(gòu)簡單，而且性能更加的可靠.現(xiàn)在，高性能的伺服系統(tǒng)，年夜大都采納永磁交流伺服系統(tǒng)其中包括永磁同步交流伺服電念頭和全數(shù)字交流永磁同步伺服驅(qū)動器兩部份.伺服驅(qū)動器有兩部份組成：驅(qū)動器硬件和控制算法.控制算法是決定交流伺服系統(tǒng)性能好壞的關(guān)鍵技術(shù)之一，是國外交流伺服技術(shù)封鎖的主要部

3、份，也是在技術(shù)壟斷的核心.2、交流永磁伺服系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)交流永磁同步伺服驅(qū)動器主要有伺服控制單位、功率驅(qū)動單位、通訊接口單位、伺服電念頭及相應(yīng)的反饋檢測器件組成，具結(jié)構(gòu)組成如圖1所示.其中伺服控制單位包括位置控制器、速度控制器、轉(zhuǎn)矩和電流控制器等等.我們的交流永磁同步驅(qū)動器具集先進(jìn)的控制技術(shù)和控制戰(zhàn)略為一體，使其非常適用于高精度、高性能要求的伺服驅(qū)動領(lǐng)域，還體現(xiàn)了強(qiáng)年夜的智能化、柔性化是傳統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)所不成比力的.目前主流的伺服驅(qū)動器均采納數(shù)字信號處置器（DSP作為控制核心，其優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)比力復(fù)雜的控制算法，事項(xiàng)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化.功率器件普遍采納以智能功率模塊（IPM）為核心設(shè)計的驅(qū)動

4、電路，IPM內(nèi)部集成了驅(qū)動電路，同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測呵護(hù)電路,在主回路中還加入軟啟動電路，以減小啟動過程對驅(qū)動器的沖擊.創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十日創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十日圖1交流永磁同步伺服驅(qū)動器結(jié)構(gòu)伺服驅(qū)動器年夜體可以劃分為功能比力自力的功率板和控制場兩個*II塊.如圖2所示功率板（驅(qū)動板）是強(qiáng)電部，分其中包括兩個單位，一是功率驅(qū)動單位IPM用于機(jī)電的驅(qū)動，二是開關(guān)電源單位為整個系統(tǒng)提供數(shù)字和模擬電源.控制板是弱電部份，是機(jī)電的控制核心也是伺服驅(qū)動器技術(shù)核心控制算法的運(yùn)行載體.控制板通過相應(yīng)的算法輸出PWM號，作為驅(qū)動電路的驅(qū)動信號，來改逆變器的輸出功率，以

5、到達(dá)控制三相永磁式同步交流伺服機(jī)電的目的.3、功率驅(qū)動單位功率驅(qū)動單位首先通過三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流，獲得相應(yīng)的直流包.經(jīng)過整流好的三相電或市電，再通過三相正弦PWMfc壓型逆變器變頻來驅(qū)動三相永磁式同步交流伺服機(jī)電.功率驅(qū)動單位的整個過程可以簡單的說就是AC-DC-AC的過程.整流單位（AC-DC主要的拓?fù)潆娐肥侨嗳珮虿豢卣麟娐?逆變部份（DC-AC采納采納的功率器件集驅(qū)動電路，呵護(hù)電路和功率開關(guān)于一體的智能功率模塊（IPM）,主要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是采納了三相橋式電路原理圖見圖3,利用了脈寬調(diào)制技術(shù)即PWM（PulseWidthModulation）通過改變功率晶體管交替

6、導(dǎo)通的時間來改變逆創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十日創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十日變器輸出波形的頻率，改變每半周期內(nèi)晶體管的通斷時間比，也就是說通過改變脈沖寬度來改變逆變器輸出電壓副值的年夜小以到達(dá)調(diào)節(jié)功率的目的.4、控制單位控制單位是整個交流伺服系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩和電流控制器.所采納的數(shù)字信號處置器（DSP）除具有快速的數(shù)據(jù)處置能力外,還集成了豐富的用于機(jī)電控制的專用集成電路，如A/D轉(zhuǎn)換器、PWM：生器、按時讓數(shù)卷L電路、異步通訊電路、CAN總線收發(fā)器以及高速的可編程靜態(tài)RAMf口年夜容量的法式存儲器等.伺服驅(qū)動器通過采納磁場定向的控制原理（FOC）和坐標(biāo)變換，實(shí)現(xiàn)矢

7、量控制（VC）,同時結(jié)合正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）控制模式對機(jī)電進(jìn)行控制.永磁同步電念頭的矢量控制一般通過檢測或估計機(jī)電轉(zhuǎn)子磁通的位置及幅值來控制定子電流或電壓，這樣，機(jī)電的轉(zhuǎn)矩便只和磁通、電流有關(guān),與直流機(jī)電的控制方法相似,可以獲得很高的控制性能.對永磁同步機(jī)電,轉(zhuǎn)子磁通位置與轉(zhuǎn)子機(jī)械位置相同，這樣通過檢測轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置就可以得知機(jī)電轉(zhuǎn)子的磁通位置，從而使永磁同步機(jī)電的矢量控制比起異步機(jī)電的矢量控制有所簡化.伺服驅(qū)動器控制交流永磁伺服機(jī)電（PMSM）伺服驅(qū)動器在控制交流永磁伺服機(jī)電時，可分別工作在電流（轉(zhuǎn)矩）、速度、位置控制方式下.系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示由于交流永磁伺服機(jī)電創(chuàng)作時間：二

8、零二一年六月三十日創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十日（PMSM）采納的是永久磁鐵勵磁，其磁場可以視為是恒定；同時交流永磁伺服機(jī)電的機(jī)電轉(zhuǎn)速就是同步轉(zhuǎn)速，即其轉(zhuǎn)差為零.這些條件使得交流伺服驅(qū)動器在驅(qū)動交流永磁伺服機(jī)電時的數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜水平得以年夜年夜的降低.從圖4可以看出，系統(tǒng)是基于丈量機(jī)電的兩相電流反饋和機(jī)電位置.將測得的相電流結(jié)合位置信息，經(jīng)坐標(biāo)變動（從a,b,c坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)子d,q坐標(biāo)系），獲得分量，分別進(jìn)入各自得電流調(diào)節(jié)器,電流調(diào)節(jié)器的輸出經(jīng)過反向坐標(biāo)變動（從d,q坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到a,b,c坐標(biāo)系），獲得三相電壓指令.控制芯片通過這三相電壓指令，經(jīng)過反向、延時后，獲彳#6路PWM®輸出到功率器件，控制機(jī)電運(yùn)行.系統(tǒng)在分歧指令輸入方式下，指令和反饋通過相應(yīng)的控制調(diào)節(jié)器，獲得下一級的參考指令.在電流環(huán)中,d,q軸的轉(zhuǎn)矩電流分量是速度控制調(diào)節(jié)器的輸出或外部給定.而一般情況下，磁通分量為零（=0）,可是當(dāng)速度年夜于限定值時，可以通過弱磁（0）,獲得更高的速度值.圖4系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)刷頊學(xué)圖4軍濟(jì)系剎片必創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十日創(chuàng)作時間：二零二一年六月