数控技术伺服4x课件

在定子测，电源电压克服反电动势E建立磁场，反电动势是定子绕组切割转磁场的结果，有效值的大小为

E=4.44kr1f1N1Φ式中：kr1——与绕组结构有关的常数

N1——每相定子绕组的匝数

f1——定子供电频率Φ——每极气隙磁通量若忽略定子阻抗下降，端电压为：U≈E=4.44kr1f1N1Φ式中，N1、kr2为常数，当U1、f1为额定值时，Φ达到饱和状态。6.4.3交流电动机变频调速技术1.f1<50HZ的调速

当Φ＝C（饱和值不变时），若f1减小，必须使U减小，即保持（常数）否则，当f1减小，U不变化时，使定子，使定子铁芯处于过饱和状态，可能过热烧坏电机。即Φ＝C，使绕组中电流I2不变，从式T=CmΦI2cosφ，T＝C，为恒转矩调速。2.f1>50HZ的调速

当f1>50HZ，若仍维持，必然使U超过额定值，这是不允许的。通常当f1>50HZ时，使U=C，当f1增大时，Φ减小，由于感抗增加，绕组中电流I2减小，使输出转矩T减小。当n增大输出功率P保持不变，近似为恒功率调速。（0～10V）信号经V/F变换→

脉冲信号→计数分频器中有（0～359）360个数码，每二进制码对应1°，用于EPROM地址选择。EPROM存放正弦波形，360个波形值（1°对应一个值）计数分频器从0计到360后从零重新开始。计满360°正好取出一个正弦的波形值（从EPROW

→

D/A→正弦波A、B、C相位角相差120°。正弦波的幅值和频率保持一定的比例关系，幅值通过计算机来实现。6.4.4微机控制的PWM实现(6－18)(6－19)若则(6－20)式(6－18)的系数矩阵为三相固定绕组两相固定绕组的变换矩阵，若右图中两个对称且相互垂直的绕组M’、T’，分别通以电流I’M和I’T且M’、T’，以ωs转，同时满足:(6－21)上式说明，只需旋转绕组M’、T’的M’绕组中通以直流电流，即可使其与两相固定绕组P、Q的异步电机完全等效，也与A、B、C三相固定绕组异步电机完全等效。M’、T’旋转绕组的旋转磁式Fs等于电流im’流过M’相绕组所产生的磁式。式(6－21)系数矩阵为两相固定绕组异步电机M’、T’旋转绕组电机的变换矩阵。

将式(6－20)值代入式(6－21)将三种绕组的电机的矢量图画在一起，当固定的A、B、C三相绕组通以式(6－19)的三相交流电时，在同步旋转的M’、T’绕组的M’中有一个与之对应的直流电流。由电机学可知，异步电机工作时，三相定子电流包含两个分量，一个是产生磁势的励磁电流分量，另一个是产生转矩的电流分量。等效直流im’可分解为产生气隙磁通的Φm的励磁电流分量I和产生转矩T的转矩电流分量－IT。A,DT’TCBQM’M-ITiQ-iCiBiCiaΨDΨMθSβεIMiDΨQiT矢量变换原理如下：由所求的气隙磁通ψm确定电流I，由ψm及所要求的转矩T确定转子电流IT。经过Im1－IT→iD

、iQ→iA

、iB、iC的变换即可得到三相电流iA、iB、iC的瞬时值,以此作为定子三相电流的给定值对三相异步电机进行控制。由于Im、－IT可单独调节，从而就调节了三相电流的瞬时给定值。即是异步电动机控制只有直流电机同样的灵活性，且有良好的动态控制性能。6.5.1交流伺服电机的矢量控制变频调速系统由电压型PWM逆变器组成的交流异步电机的变频调速系统，由主电路及矢量控制电路组成。气隙磁通给定值与实际值Ψm比较励磁电流调节励磁电流给定值。转矩给定值T＊÷(ψmnp)，(转子电流给定值)。、与、(实际值)比较之后M、T变换到P、Q绕组、矢量分析器。1.主通道、A、B、C轴系、、与△波产生PWM逆变器开关元件的控制信号脉冲。[sin(θs－β)、cos(θs－β)]由矢量分析器算出。、微分器、，即定子每相电阻质ΨD

、ΨQ——定子磁通在D、Q系上的分量另一方面，将iD、iQ经D、Q系M、T系的变换，求出IM、－IT作为给定值、的反馈比较量。2.反馈通道将三相电压和电流的实测值经三相两相变换UDUQ及iD、iQ，同时将UD、UQ及iD、iQ逆入积分器积分：(6－25)(6－26)6）当n<ne，是恒转矩调速；当n>ne时是恒功率调速。当给定的、和外界负载均一定时，电动势的转速也是恒定的，但当负载变化时，电动机的转速随之波动，若要求调整的速度在恒速下运行，加一个测速反馈回路。用数字方式实现对交流伺服电动机控制称之为“全数字伺服系统”。全数字系统的特点：1）可以使用电动机四象限运行（绝大多数双向晶闸管的最高触发灵敏度在第一、三象限。触发灵敏度较差的是第二象限，最差的使第四象限）；2）可以连续正、反启动；

3）转矩对电流的变化响应快，转矩上升时间<10ms，电动机速度响应快，无振荡现象发生；4）低速运行平稳；5）零速时也能达到最大转矩；1.控制原理

转子：用永磁材料做成（稀土永磁合金），最大磁

是缺氧体的12倍，铝镍钴

合金的8倍，钴永磁合金的2倍，且价格低1／3～1／4。

6.5.2交流永磁伺服电机的矢量控制定子：内有三相绕组，与普通感应电动机相同，多边形无外壳，易于散热。交流永磁式伺服电机是同步电动机，转子的速度与定子的旋转磁势同步，没有转差率s。转子磁通Φr，定子磁通Φs合成向量为Φ，当Φr与Φs垂直时，产生最大转矩。电流和磁通是同方向的忽略绕组的有效匝数因素，定子电流矢量与Φs同向且垂直于Φr(Φr＝C)。转子位置角λ可由转子轴上的检测装置检出，定子电流幅值Is与定子相电流的关系为：(6－27)，，定子电流幅值Is由速度给定值和速度反馈Vp之差数字PID调节器求出的。由检测装置测出的λ角可直接算出定子电流的正弦函数值。A、B、C，即转矩Td＝KmIs(Ks比例系数)从式(6－27)即可求的iA、iB、iC控制永磁电动机的转矩和速度。

6）稳态时给定值不变，也不变，即与直流电动机速度环控制方法一样。5）在作用下产生正弦、、；λ值不断化，使、是跟踪转子转角的正弦波。4）电机开始启动，阶跃输入，这时Vp＝0，输入饱和电流此时n=0，但电机转矩最大。同时转子位置角λ＝0，即A＝0。即，，该电流作用下，电机动。2）△VPI调节器定子电流幅值；1）