伺服电机实验

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1、实验一异步电机变频调速实验1.正弦波脉宽调制（SPWM）方式的实验1.1实验目的1）过实验掌握SPWM的基本原理和实现方法2）悉与SPWM控制方式相关的信号波形1.2实验原理所谓正弦波脉宽调制就是把一个正弦波分成等幅而不等了与正弦宽的方波脉冲串，每一个方波的宽度，与其所对应时刻的正弦波的值成正比，这样就产生波等效的等幅矩形脉冲序列波，由于各脉冲的幅值相等，所以逆变器可由恒定的直流电源供电，也就是说，逆变器输出脉冲的幅值就是整流器的输出电压。当逆变器各开关器件都是在理想状态下工作时，驱动相应开关器件的信号也应与逆变器的输出电压波形相似。从理论上讲，这一系列脉冲波形的宽度可以

2、严格地用计算方法求得，作为控制逆变器中各开关器件通断的依据。但较为实用的办法是引用“调制”这一概念，以所期望的波形(在这里是正弦波)作为调制波，而受它调制的信号称为载波。在SPWM中常用等腰三角波作为载波，因为等腰三角波是上下宽度线性对称变化的波形，当它与任何一个光滑的调制函数曲线相交时，在交点的时刻控制开关器件的通断，即可得到一组等幅而脉冲宽度正比于该调制函数值的矩形脉冲。1.3实验设备及仪器1）KR-1系列变频调速实验系统一套。2）双踪示波器一台。1.4实验步骤1）接通电源，打开开关。2）将P07号参数设置为00，选择SPWM控制方式。将加速度设置到10，按“运行”键

3、，控制电动机运行，观察电动机的加速过程，直至电动机达到稳速运行状态，按照60HZ的频率运行。3）通过示波器，观察三相正弦波信号（在测试孔1、2、3）。分别如下4）通过示波器，观察三角波载波信号，并估算其频率（在测试孔5）。5）通过示波器。观察SPWM波信号（在测试孔6、7、8、9、10、11）。6）将频率设定值在0.1HZ—100HZ的范围内不断变化，通过示波器在测试孔1、2、3中观察信号的频率和幅值的关系。1.5实验总结2.六脉冲型电压矢量控制方式的实验2.1实验目的1）通过实验，掌握空间电压矢量控制方式的原理和实现方法。2）熟悉与六脉冲型空间电压矢量控制方式有关的信号

4、波形。2.2实验原理前面介绍的SPWM控制方法和三次谐波注入PWM控制方法都是主要着眼于使逆变器输出电压尽量接近正弦波，最终目的是在空间产生圆形旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩。如果直接针对这一目标，把逆变器和异步电动机视为一体，按照跟踪圆形旋转磁场来控制PWM电压，这样的控制方法就叫做“磁链跟踪控制”，磁链的轨迹是靠电压空间矢量相加得到的，所以又称“电压空间矢量控制”。在变压变频调速系统中，异步电动机由三相PWM逆变器供电，这时，供电电压和三相正弦电压有所不同。为使电动机对称工作，必须三相同时供电，即在任一时刻一定有处于不同桥臂下的三个器件同时导通，而相应桥臂的另三个功

5、率器件则处于关断状态。对于每一个桥臂都有两种工作状态，那就是“上管导通，下管关断”和“下管导通，上管关断”，前者称为“1”状态，后者称为“0”状态。这样从逆变器总的拓扑结构看，共有8种工作状态，那就是001、010、011、100、101、110、111、000。其中111表示三个桥臂都是上管通，下管断，而000则表示三个桥臂都是下管通，上管断，在这两种情况下，电动机的绕组都不和电源连接，但是从控制电动机的运行的角度来看，这两种开关状态也并非是完全无意义的。这两种工作状态所对应的电压矢量称为零矢量，而另外六种开关状态所对应的矢量称为非零矢量。如果逆变器顺序地按照100、1

6、10、010、011、001、101的工作状态运行，那么电动机的旋转磁场是正六边形的。从前面的分析可以看出，如果希望改变电动机磁场的旋转速度，只需要改变中的每种开关状态作用时间Δt，但是问题也就由此产生了。由于电压矢量的幅值只取决于直流母线电压，可以看作是固定的，因此可以认为，无论在正六边形的哪一条边上，磁链矢量端点的运行的线速度是固定的，作用时间Δt的改变必然会使得磁链矢量端点的运行的距离发生改变，也就是六边形的边长发生了改变。归根到底一句话，如果单纯地改变作用时间Δt，将会使得磁通变大或者变小，这显然是不符合恒磁通变频调速的要求的。零矢量的作用在这里就体现出来了。零矢

7、量作用电动机绕组，磁链端点原地踏步，停止不前，如果在正六边形的条边上，在非零矢量作用的同时，均匀地插入零矢量，让电动机的磁链端点“走走停停”，就可以改变磁链运行速度，而不改变磁链的运行轨迹，从而实现了恒磁通变频调速。可以把磁链端点在六边形的每个边上的运行时间Δt分成两个部分，Δt1和Δt2，Δt1是零矢量作用的时间，Δt2是非零矢量作用的时间，在恒磁通的前提下通过插入零矢量来改变磁链端点的运行速度的本质是改变零矢量的作用时间Δt2，而非零矢量的作用时间Δt1是不变的。改变非零矢量的作用时间Δt1与总的作用时间Δt的比值，就既改