伺服驱动器上UVW电机动力线相序接错

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1、伺服驱动器上UVW电机动力线相序接错为什么会导致飞车？前些天看到一些朋友讨论富士和安川，至于为什么会飞车，本人曾粗略地认为是由于相序接错，导致电角度反转，电流环出现正反馈所致，但并未分析具体相序关系。这几日恰逢工作关系对此问题有所涉及，所以仔细考虑了伺服电机UVW动力线相序接错可能导致的电角度偏移关系，顿感觉有所收获，将分析结果拿出来与大家分享。由于一直想找机会实验验证分析结果的正确性，近期特意在项目联调中以项目实验平台为基础，专门做了在不同接入相序下，电流环和速度环的运行表现，以现有实验条件验证并确认了在

2、保护措施不足的情况下，与UVW正常相序存在轮换关系的2种相序VWU和WUV确实会导致速度正反馈，即飞车；而其它3种相序两两反接的UWV、VUW和WVU则可能会瞬动后锁轴。如有异议，请不吝指正。需要首先明确本讨论的前提：假定电机编码器初始安装相位正确，伺服驱动器将完全“采信”电机编码器的初始安装相位所表征的电机电角度相位，无需在伺服电机的UVW动力线接线连接后进行额外的电角度初始相位的调整或辨识，这一点也是目前绝大多数成套供应的泛用伺服系统的实际处理方式。电机的UVW三相动力线与驱动器的UVW三相接线端子之间

3、可能的连接关系共有六种，以驱动器接线端的UVW顺序为正确接入相序，则电机动力线接入驱动器端子后，包括一一对应的“正常接入相序”电机UVW对驱动器UVW在内，根据排列组合，共有6种可能的接入顺序，分别为电机的UVW，UWV，VWU，VUW，WUV，WVU动力线对驱动器的UVW端子，因此驱动器的U、V、W端子有可能分别被接入了电机的U或V或W相动力线。由于电机的动力线上的反电势相位代表了电机的实际电角度，而驱动器的UVW端子的输出电压电流波形间的相位取决于电机编码器相位所表示的确定相序的电角度，因而，在电机动力

4、线的UVW相与驱动器的UVW端子之间的对应关系不同时，就会出现驱动电压电流波形相位与电机反电势相位之间的偏差，有关偏差如下：以电机动力线相序UVW对驱动器UVW接线端一一对应“正常接入”的相序为参考相序，按照三相交流电的一般相位关系，U领先V120度，V领先W120度，即U领先W240度，则有：U－V－W正常接入相序。电角度偏移量为0，电角度增量为+Δθ，后续电角度可表示为：+Δθ。在α-β坐标中起始电流矢量角从270度正向递增，在d-q坐标系中的电流矢量角始终指向270方向，实现正交解耦。此时伺服控制始终

5、处于完全正交解耦的最佳状态。电流环和速度环都运行正常。U－W－V相序，U正确，W、V互反。电角度偏移量为180度，电角度增量为-Δθ，后续电角度可表示为：180-Δθ。在α-β坐标中起始电流矢量角从90度反向递减，在d-q坐标系中的电流矢量角由90方向2倍递减，起始方向偏离原正交方向（270度）180度正交于d轴，并逐步该偏离正交方向趋向d轴方向（0度）。由于电机电角度增量方向与驱动矢量方向逆转，因而Iq分量是cos(180-2Δθ)的函数，90方向的起始相位恰好反向，Iq分量反转180度，在电流环下，电机

6、瞬间反转，随着电机的转动，Iq分量迅速出现零值，并最终锁死于该点。速度环运行模式下，同样会瞬动后锁死。V－W－U相序，电机与驱动器的各相顺序错位。电角度偏移量为+120度，电角度增量为+Δθ，后续电角度可表示为：120+Δθ。在α-β坐标中起始电流矢量角从30度正向递增，在d-q坐标系中电流矢量角始终指向30方向，偏离原正交方向（270度方向）+120度。由于电机电角度增量方向与驱动的一致，Iq分量为cos(120)＝-0.5，符号反转，在电流环下，电机反转，力矩有所减小。速度环运行模式下，速度正反馈飞车。

7、V－U－W相序，U，V相反，W不变，或者与V－W－U相序相比，V固定，U，W互反。电角度偏移量为-60度，电角度增量为-Δθ，后续电角度可表示为：-60-Δθ。在α-β坐标中起始电流矢量角从210度反向递减，在d-q坐标系中电流矢量角由210方向2倍递减，起始方向偏离原正交方向（270度）-60度，并趋于指向直轴方向（180度）。电机电角度增量方向与驱动矢量方向逆转，Iq分量是cos(-60-2Δθ)的函数，起始相位未反向，Iq分量符号为正，在电流环下，电机短时正转，但随着电机的转动，Iq分量迅速出现零值，

8、并最终锁死于该点。速度环运行模式下，同样会瞬动后锁死。W－U－V相序，电机与驱动器的各相再度顺序错位。电角度偏移量为-120度，电角度增量为+Δθ，后续电角度可表示为：-120+Δθ。在α-β坐标中起始电流矢量角从150度正向递增，在d-q坐标系中的电流矢量角始终指向150方向，偏离原正交方向（270度）-120度。电机电角度增量方向与驱动矢量一致，Iq分量为cos(-120)＝-0.5，符号反转，在电流环下，电