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文档简介

交流伺服馬達驅動器之製作

指導老師：林志鴻博士

班級：四技電四甲學生姓名：葉信宏（9221118）林展如（9221116）日期:九十六年五月

一、摘要

本專題研究目的是製作交流伺服馬達的驅動系統。首先以IsSpice軟體先行模擬交流伺服馬達完整之控制驅動電路，以方便瞭解在各個電路上的輸出模擬結果，然後再以實際電路板製作出完整的控制驅動電路，最後將實作部份的輸出結果是否與模擬的結果有互相匹配，以確認接上交流同步馬達可以操作在一般之運轉情形，並提供一般同步伺服馬達的長範圍速度控制之持續運轉能力。

二、研究目的:

由於永磁同步馬達因為轉子為磁性材料，轉動慣量較感應馬達來的低，所以相同的負載下其響應速度較快；又因為永磁同步馬達轉子不需要激磁電流，無轉子損失，所以永磁同步馬達具有高較高效率、沒有溫升問題、具有強健性、價格低、高速持續運轉能力及控制較感應馬達容易等優點；同步伺服馬達已成為自動化工業伺服驅動的主流，所以我們選擇同步伺服馬達作為專題研究學習的主題。圖1永磁式交流伺服馬達控制方塊圖三、同步伺服馬達驅動系統之硬體架構與電路

圖2交流伺服馬達驅動系統架構圖3驅動電路實體圖四、正弦波脈寬調變PWM

正弦波PWM是目前工業界較常用的一種PWM技術。利用正弦控制波與三角波(carrierwave)互相比較，以兩波形相交的點決定電力開關切換的時機。三角波的頻率稱載波頻率fs；正弦控制波的頻率f1是用來調變切換工作比(switchingdutyratio)，所以也稱為調變頻率。圖4PWM驅動電路圖(含PI控制電路、三角波產生器及比較器)圖5正弦波調變方式圖6三相PWM所產生之不等寬脈波圖7A相PWM波形五、互鎖電路

如圖8互鎖電路的作用在於功率晶體切換的過程中，在觸發信號插入緩衝時間，以免在切換時發生短路的現象。閘極驅動器依開關觸發信號提供適當電位驅動功率晶體的閘極。圖8互鎖電路圖圖9互鎖電路之TA+及TA-波形六、過電流保護電路

除了IGBT的耐電流性能提昇之外，其過電保護電路更是關鍵，因我們無法擔保使用者不會有人為疏失、或因元件的老化所造成誤動作，且過電流保護電路需能與IGBT的耐電流特性匹配，應耐電流響應需比IGBT的短路承受電流快，才能達到保護之目的。圖10過電流保護電路圖七、霍爾感測電路以霍爾效應為基礎的感應器，可提供一個與磁通量密度成正比的電壓。圖11霍爾感測器電路圖12隔離驅動電路八、隔離驅動電路圖13量測隔離電路產生驅動IGBT之輸出波形

圖14量測馬達端輸出之電壓波形

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