交流伺服控制电机伺服电机控制原理

交流伺服控制电机伺服电机控制原理“伺服”一词源于希腊语“奴隶”的意思信号消失时，转子能即时停转。伺服电机是自动控制装置中被用作执行元件的微特电机位移或角速度。伺服电机分为交流伺服和直流伺服两大类（异步电机WfWcoWfWc上的交响应快速、灵敏度高以及机械特性和调节特性的非线性度指标严格（要求分别小于10％～1515％～25％）等特点。直流伺服电机基本构造与一般直流电动机相似。电机转速E为常数，j、Ia为电枢电阻，改变Ua或改变φ，均可控制直流伺服电动机的转速，但一般采用控制电枢电压的方法，在永磁式直流伺服电动机中，励磁绕组被永久磁铁所取代，磁通φ直流伺服电机的优点和缺点优点：速度控制精确，转矩速度特性很硬，控制原理简单，使用方便，价格便宜。缺点：电刷换向，速度限制，附加阻力，产生磨损微粒(无尘易爆环境不宜)交流伺服电机的优点和缺点90以上的高效率，发热少，高速控制，高精确度位置控制（取决于编码器精度现恒力矩，惯量低，低噪音，无电刷磨损，免维护（适用于无尘、易爆环境）缺点：控制较复杂，驱动器参数需要现场调整PID参数确定，需要更多的连线。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷合。温升低寿命长，适用于各种环境。于低速平稳运行场合。伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制U/V/W。什么是伺服电机？有几种类型？工作特点是什么？成电动机轴上的角位移或角速度输出。伺服电机分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。交流伺服电机和无刷直流伺服电机在性能上有什么区别？伺服是梯形波控制。但无刷直流伺服实现控制比较简单，便宜。永磁交流伺服驱动技术的迅猛发展使直流伺服系统面临被淘汰的危机2080永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较，主要优点有：⑴无电刷和换向器，运行更可靠，免维护保养。⑵定子绕组发热大大减少。⑶惯量小，系统快速响应性好。⑷高速大力矩工作状态好。⑸相同功率下体积小重量轻。MANNESMANNRexrothIndramat1978年汉诺威贸易博览会上正式推出MAC年代中后期，各大公司都已有了完整的系列产品，整个伺服装置市场都转向了交流系全满足运动控制的要求，近年来随着微处理器、新型数字信号处理器的应用，出现2090川等公司。永磁交流伺服系统各主要生产商概况D床（最高转速为1000r/min，力矩为0.25～2.8N.m，R系列适用于机器人（最高转速为3000r/mi，力矩为0.010.16N.。之后又推出G20世纪90DR8051单片机控制，改为80C154CPU和门阵列芯片控制，力矩波动由247％，并提高了可靠性。这样，只用了几年时间形成了八个系列（0.05～6kW）较完整的体系，满足以生产机床数控装置而著名的日本法那克2080S系列个规格）和L系列个规格）L系列有较小的转动惯量和机械时间常数，适用于要求特别快速响应的位置伺服系统。日本其他厂商，例如三菱电动机、HC-MFS、HC-SFS、HC-RFS和系列、东芝精机系列(BL系列、三洋电气系列、立石电机系列）等众多厂商也进入了永磁交流伺服系统的竞争行列。德国力士乐公司IndramatMAC792个规格。德国西门子（Siemens）公司的IFT5系列三相永磁交流伺服电动机分为标准型和短型两898动机IHU系列相比，重量只有后者的1／2，配套的晶体管脉宽调制驱动器6SC61系列，最6个轴的电动机控制。德国博世（BOSCH）公司生产铁氧体永磁的SD系列（17个规格）和稀土永磁的SE系列（8个规格）交流伺服电动机和ServodynSM系列的驱动控制器。美国著名的伺服装置生产公司Gettys曾一度作为Gould电子公司一个分部（MotionControlDivisio，生产M600系列的交流伺服电动机和A600AEG，恢复Gettys名称，并推出A700全数字化交流伺服系统。美国AB（ALLEN-BRADLEY）公司驱动分部生产的1326型铁氧体永磁交流伺服电动机和1391型交流PWM伺服控制器，电机包括3个机座号共30个规格。I.D.（IndustrialDrives）是美国著名的科尔摩根（Kollmorgen）的工业驱动分部，曾生BR-210BR-310BR-51041个规格的无刷伺服电动机和BDS3型伺服驱动1989Goldlin（小惯量M（中惯量）EB（防爆型）10、2040、60、8042，功率范围为0.54～15.7kW配套驱动器有模拟型数字型、含位置控制）和Smart数字型）三个55AGoldline系列代表了当代永磁交流伺服技术最新水平。爱尔兰的Inland原为Kollmorgen在国外的一个分部，现合并到AEG电动机、直流力矩电动机和伺服放大器而闻名。生产2200、3300三种机座号共17种规格的SmCo永磁交流伺服电动机和八种控制器。法国Alsthom集团在巴黎的Parvex工厂生产LC系列（长型）和GC系列（短型）14个规格，并生产AXODYN系列驱动器。前苏联为数控机床和机器人伺服控制开发了两个系列的交流伺服电动机。其中系列采用铁氧体永磁，有两个机座号，每个机座号有3种铁心长度，各有两种绕组数据，共127～35N.m。2ДBy170.1～170N.m3ДБ型控制器。近年日本松下公司推出的全数字型MINAS机有MSMA0.05k18MDMMGMMFMA0.75～4.5kW23,MHMA系列大惯量电动机的功率范0.5～5kW7种规格。韩国三星公司近年开发的全数字永磁交流伺服电动机及驱动系统，其中FAGA服电动机系列有、CSMZ、、、CSMSCSMH、CSMNCSMX15W～5kW。现在常采用功率变化率（Powerrate）这一综合指标作为伺服电动机的品质因数，衡量（定）力矩与转子转动惯量之比。I.D的Goldline列为最佳，德国SiemensIFT5系列次之。伺服电机原理交流伺服电动机交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置互差90°的绕组，一个是励磁绕组Rf，它始终接在交流电压Uf上；另一个是控制绕组L，联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。0.2-0.3mm，空心杯形转子的转动惯量很小，反应迅速，而且运转平稳，因此被广泛采用。动。当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转机将反转。交流伺服电动机的工作原理与电容运转式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与电容运转式异步电动机相比，有三个显著特点：1、起动转矩大：由于转子电阻大，使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有特点。2、运行范围宽：运行平稳、噪音小。3、无自转现象：运转中的伺服电动机，只要失去控制电压，电机立即停止运转。什么叫做控制电机或“精密传动微特电机”？带动伺服机构完成指令所期望的工作，大多能够满足以下要求：1、能频繁启动、停止、制动、反转及低速运行，且机械强度高、耐热等级高、绝缘等级高。2、快速相应能力好，转矩较大，转动惯量小，时间常数小。3、带有驱动器和控制器（如伺服电机、步进电机，控制性能良好。4、高可靠性，高精度。“精密传动微特电机”的类别、结构和性能1、交流伺服电机笼型两相交流伺服电机（功率伺服、低速运转不够平滑）非磁性杯型转子两相交流伺服电机（流较大、小功率伺服、低速运转平滑）铁磁杯型转子两相交流伺服电机（惯量大、齿槽效应小、运行平稳）同步型永磁交流伺服电机（由永磁同步电机、测速机及位置检测元件同轴一体机组，32波驱动两种方式，控制性能好，为机电一体化产品）异步型三相交流伺服电机（）2、直流伺服电机印制绕组直流伺服电机（无齿槽效应，无饱和效应，输出转矩大）线绕盘式直流伺服电机（性能优于其他直流伺服电机，效率高，输出转矩大）杯型电枢永磁直流电机（空心杯转子，转子转动惯量小，适用于增量运动伺服系统）无刷直流伺服电机（扰，寿命长，噪声低）3、力矩电机直流力矩电机（转下可连续工作，机械和调节特性好，机电时间常数小）无刷直流力矩电机（数多；输出转矩大，机械和调节特性好，寿命长，无火花，噪声低）笼型交流力矩电机（小，可长期堵转运行，机械特性较软）实心转子交流力矩电机（运行平滑，机械特性较软）4、步进电机反应式步进电机（步距角小，启动与运行频率较高，步距角精度较低，无自锁力矩）永磁步进电机（转矩，消耗功率比反应式小，但须供正、负脉冲电流）混合式步进电机（流小，兼有反应式和永磁式两者的优点）5、开关磁阻电机（定转子均由硅钢片叠成，都为凸极式，与极数相接近的大步距反应式步机械特性由恒转矩区、恒功率区、串励特性区三部分组成）6、直线电机（功率因数和效率高，恒速运行性能优）交流异步伺服电机的规格与性能项目规格与性能结构型式笼型感应电动机冷却方式小型机：全封闭；中型机：全封闭外扇冷型与防护强迫通风型额定功率0.1-1.5kw；2.2-22kw；30-55kw额定转矩0.33-7.3N.M；10.7-107.8N.M；117-269N.M额定转速3000r/min；3000r/min；2000r/min额定电压80-120V；120V；150V瞬时最大转矩500%能率4.25-11kw/s；44-293kw/s；516-860kw/s转子GD²0.0001-0.005kg.cm²；0.01-0.15kg.cm²；0.15-0.32kg.cm²适用负载GD²电动机GD²5倍频率特性50-100HZ电源电压三相交流80-200V控制方式晶体管式等效正弦波PWM控制调速范围1比1000调速精度负载变动（0%-100%）‹±0.1%；电源变动（±10%）‹±0.1%冷却方式小型机用自冷式；中型机用强制风冷式保护功能过电压，过电流，过载，速度，温升，编码器适用环境环境空气温度0-50ºC，环境空气湿度85%以下，海拔1000米以下交流永磁伺服电机的规格与性能项目规格与性能电源稳定电压或调压直流电源（蓄电池、整流器6.3-48V60-120V主要构成设备两相或三相永磁同步电机，电力三极管交流器（方形波或等效正弦波=PWM）无触点转子位置传感器以及放大器额定功率0.5w-0.75kw-2.9kw额定转速1000-3000r/min,也可20000r/min以上结构型式保护全滴型或全封闭型较多额定时间连续额定输出特性恒转矩特性转速0%-100%速度控制装置置于电机内部。多为恒转速特性（精度可达正负0.5%）转矩脉动比直流电动机大效率50%-80%，无因控制引起的损耗，减速时仍有较高的效率启动特性启动转矩大于100%，瞬时最大转矩大于300%，转矩与电流成比例采用逐渐升高电压的降压启动法，小型机可直接启动速度控制改变电力三极管变流器的直流输入电压调速制动能耗制动和反接制动较为简单正反转可通过改变转子位置检测信号顺序实现正反转控制，实现无触点控制而不必切换主电路其他优点因