數(shù)控技術(shù)伺服4x課件

在定子測，電源電壓克服反電動勢E建立磁場，反電動勢是定子繞組切割轉(zhuǎn)磁場的結(jié)果，有效值的大小為

E=4.44kr1f1N1Φ式中：kr1——與繞組結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)

N1——每相定子繞組的匝數(shù)

f1——定子供電頻率Φ——每極氣隙磁通量若忽略定子阻抗下降，端電壓為：U≈E=4.44kr1f1N1Φ式中，N1、kr2為常數(shù)，當(dāng)U1、f1為額定值時，Φ達(dá)到飽和狀態(tài)。6.4.3交流電動機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)1.f1<50HZ的調(diào)速

當(dāng)Φ＝C（飽和值不變時），若f1減小，必須使U減小，即保持（常數(shù)）否則，當(dāng)f1減小，U不變化時，使定子，使定子鐵芯處于過飽和狀態(tài)，可能過熱燒壞電機(jī)。即Φ＝C，使繞組中電流I2不變，從式T=CmΦI2cosφ，T＝C，為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。2.f1>50HZ的調(diào)速

當(dāng)f1>50HZ，若仍維持，必然使U超過額定值，這是不允許的。通常當(dāng)f1>50HZ時，使U=C，當(dāng)f1增大時，Φ減小，由于感抗增加，繞組中電流I2減小，使輸出轉(zhuǎn)矩T減小。當(dāng)n增大輸出功率P保持不變，近似為恒功率調(diào)速。（0～10V）信號經(jīng)V/F變換→

脈沖信號→計數(shù)分頻器中有（0～359）360個數(shù)碼，每二進(jìn)制碼對應(yīng)1°，用于EPROM地址選擇。EPROM存放正弦波形，360個波形值（1°對應(yīng)一個值）計數(shù)分頻器從0計到360后從零重新開始。計滿360°正好取出一個正弦的波形值（從EPROW

→

D/A→正弦波A、B、C相位角相差120°。正弦波的幅值和頻率保持一定的比例關(guān)系，幅值通過計算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。6.4.4微機(jī)控制的PWM實(shí)現(xiàn)(6－18)(6－19)若則(6－20)式(6－18)的系數(shù)矩陣為三相固定繞組兩相固定繞組的變換矩陣，若右圖中兩個對稱且相互垂直的繞組M’、T’，分別通以電流I’M和I’T且M’、T’，以ωs轉(zhuǎn)，同時滿足:(6－21)上式說明，只需旋轉(zhuǎn)繞組M’、T’的M’繞組中通以直流電流，即可使其與兩相固定繞組P、Q的異步電機(jī)完全等效，也與A、B、C三相固定繞組異步電機(jī)完全等效。M’、T’旋轉(zhuǎn)繞組的旋轉(zhuǎn)磁式Fs等于電流im’流過M’相繞組所產(chǎn)生的磁式。式(6－21)系數(shù)矩陣為兩相固定繞組異步電機(jī)M’、T’旋轉(zhuǎn)繞組電機(jī)的變換矩陣。

將式(6－20)值代入式(6－21)將三種繞組的電機(jī)的矢量圖畫在一起，當(dāng)固定的A、B、C三相繞組通以式(6－19)的三相交流電時，在同步旋轉(zhuǎn)的M’、T’繞組的M’中有一個與之對應(yīng)的直流電流。由電機(jī)學(xué)可知，異步電機(jī)工作時，三相定子電流包含兩個分量，一個是產(chǎn)生磁勢的勵磁電流分量，另一個是產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量。等效直流im’可分解為產(chǎn)生氣隙磁通的Φm的勵磁電流分量I和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩T的轉(zhuǎn)矩電流分量－IT。A,DT’TCBQM’M-ITiQ-iCiBiCiaΨDΨMθSβεIMiDΨQiT矢量變換原理如下：由所求的氣隙磁通ψm確定電流I，由ψm及所要求的轉(zhuǎn)矩T確定轉(zhuǎn)子電流IT。經(jīng)過Im1－IT→iD

、iQ→iA

、iB、iC的變換即可得到三相電流iA、iB、iC的瞬時值,以此作為定子三相電流的給定值對三相異步電機(jī)進(jìn)行控制。由于Im、－IT可單獨(dú)調(diào)節(jié)，從而就調(diào)節(jié)了三相電流的瞬時給定值。即是異步電動機(jī)控制只有直流電機(jī)同樣的靈活性，且有良好的動態(tài)控制性能。6.5.1交流伺服電機(jī)的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)由電壓型PWM逆變器組成的交流異步電機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)，由主電路及矢量控制電路組成。氣隙磁通給定值與實(shí)際值Ψm比較勵磁電流調(diào)節(jié)勵磁電流給定值。轉(zhuǎn)矩給定值T＊÷(ψmnp)，(轉(zhuǎn)子電流給定值)。、與、(實(shí)際值)比較之后M、T變換到P、Q繞組、矢量分析器。1.主通道、A、B、C軸系、、與△波產(chǎn)生PWM逆變器開關(guān)元件的控制信號脈沖。[sin(θs－β)、cos(θs－β)]由矢量分析器算出。、微分器、，即定子每相電阻質(zhì)ΨD

、ΨQ——定子磁通在D、Q系上的分量另一方面，將iD、iQ經(jīng)D、Q系M、T系的變換，求出IM、－IT作為給定值、的反饋比較量。2.反饋通道將三相電壓和電流的實(shí)測值經(jīng)三相兩相變換UDUQ及iD、iQ，同時將UD、UQ及iD、iQ逆入積分器積分：(6－25)(6－26)6）當(dāng)n<ne，是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；當(dāng)n>ne時是恒功率調(diào)速。當(dāng)給定的、和外界負(fù)載均一定時，電動勢的轉(zhuǎn)速也是恒定的，但當(dāng)負(fù)載變化時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速隨之波動，若要求調(diào)整的速度在恒速下運(yùn)行，加一個測速反饋回路。用數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)對交流伺服電動機(jī)控制稱之為“全數(shù)字伺服系統(tǒng)”。全數(shù)字系統(tǒng)的特點(diǎn)：1）可以使用電動機(jī)四象限運(yùn)行（絕大多數(shù)雙向晶閘管的最高觸發(fā)靈敏度在第一、三象限。觸發(fā)靈敏度較差的是第二象限，最差的使第四象限）；2）可以連續(xù)正、反啟動；

3）轉(zhuǎn)矩對電流的變化響應(yīng)快，轉(zhuǎn)矩上升時間<10ms，電動機(jī)速度響應(yīng)快，無振蕩現(xiàn)象發(fā)生；4）低速運(yùn)行平穩(wěn)；5）零速時也能達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩；1.控制原理

轉(zhuǎn)子：用永磁材料做成（稀土永磁合金），最大磁

是缺氧體的12倍，鋁鎳鈷

合金的8倍，鈷永磁合金的2倍，且價格低1／3～1／4。

6.5.2交流永磁伺服電機(jī)的矢量控制定子：內(nèi)有三相繞組，與普通感應(yīng)電動機(jī)相同，多邊形無外殼，易于散熱。交流永磁式伺服電機(jī)是同步電動機(jī)，轉(zhuǎn)子的速度與定子的旋轉(zhuǎn)磁勢同步，沒有轉(zhuǎn)差率s。轉(zhuǎn)子磁通Φr，定子磁通Φs合成向量為Φ，當(dāng)Φr與Φs垂直時，產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩。電流和磁通是同方向的忽略繞組的有效匝數(shù)因素，定子電流矢量與Φs同向且垂直于Φr(Φr＝C)。轉(zhuǎn)子位置角λ可由轉(zhuǎn)子軸上的檢測裝置檢出，定子電流幅值Is與定子相電流的關(guān)系為：(6－27)，，定子電流幅值Is由速度給定值和速度反饋Vp之差數(shù)字PID調(diào)節(jié)器求出的。由檢測裝置測出的λ角可直接算出定子電流的正弦函數(shù)值。A、B、C，即轉(zhuǎn)矩Td＝KmIs(Ks比例系數(shù))從式(6－27)即可求的iA、iB、iC控制永磁電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩和速度。

6）穩(wěn)態(tài)時給定值不變，也不變，即與直流電動機(jī)速度環(huán)控制方法一樣。5）在作用下產(chǎn)生正弦、、；λ值不斷化，使、是跟蹤轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的正弦波。4）電機(jī)開始啟動，階躍輸入，這時Vp＝0，輸入飽和電流此時n=0，但電機(jī)轉(zhuǎn)矩最大。同時轉(zhuǎn)子位置角λ＝0，即A＝0。即，，該電流作用下，電機(jī)動。2）△VPI調(diào)節(jié)器定子電流幅值；1）