交流永磁同电动机伺服系统.doc

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1、交流永磁同步電動機伺服系統摘要:本文討論伺服驅動系統的基本概念，永磁同步電動機伺服系統的主要結構以及西門子永磁同步伺服電動機産品1FK6/1FT6關鍵字:伺服驅動系統正弦波脈寬調製永磁同步電機伺服系統無刷直流電機伺服系統永磁同步伺服電動機Abstract:Thispaperdescribesbasepricipleofservosystem,chiefconstructionofservosystemforpm.smandproduct1FK6/1FT6ofpmsmservomotor.Keywords:Servodrivesystemspwm.p

2、m.smBLDCM(Buslessdirectcurrentmotor)synchronousservomotor伺服系統的基本概念1.1名詞“伺服”—詞源於希臘語“奴隸”的意思。人們想把“伺服機構”當個得心應手的馴服工具，服從控制信號的要求而動作。在訊號來到之前，轉子靜止不動;訊號來到之後，轉子立即轉動;當訊號消失，轉子能即時自行停轉。由於它的“伺服”性能，因此而得名—伺服系統。1.2定義　　伺服系統—是使物體的位置、方位、狀態等輸出被控量能夠跟隨輸入目標值(或給定值)的任意變化的自動控制系統。　　伺服的主要任務是按控制命令的要求，對功率進行放大

3、、變換與調控等處理，使驅動裝置輸出的力距、速度和位置控制得非常靈活方便。1.3伺服系統的組成　　伺服系統如圖1所示，是具有反饋的閉環自動控制系統。它由位置檢測部分、誤差放大部分、執行部分及被控物件組成。1.4伺服系統的性能要求　　伺服系統必須具備可控性好，穩定性高和速應性強等基本性能。說明一下，可控性好是指訊號消失以後，能立即自行停轉;穩定性高是指轉速隨轉距的增加而均勻下降;速應性強是指反應快、靈敏、響態品質好。1.5伺服系統的種類　　通常根據伺服驅動機的種類來分類，有電氣式、油壓式或電氣—油壓式三種。伺服系統若按功能來分，則有計量伺服和功率伺服系

4、統;類比伺服和功率伺服系統;位置伺服和加速度伺服系統等。　　電氣式伺服系統根據電氣信號可分爲DC直流伺服系統和AC交流伺服系統二大類。AC交流伺服系統又有非同步電機伺服系統和同步電機伺服系統兩種。　　這裏只討論電氣式伺服系統中的一種—交流永磁同步電機伺服系統。2交流永磁同步電機伺服系統　　伺服驅動系統能夠忠實地跟隨控制命令而動作，例如數控機床和工業機人，伺服驅動技術對産品的性能有重要影響，甚至起關鍵作用。故需進一步認識伺服驅動系統在其中的地位和作用。2.1AC伺服系統　　電氣伺服技術應用最廣，主要原因是控制方便，靈活，容易獲得驅動能源，沒有公害污染

5、，維護也比較容易。特別是隨著電子技術和電腦軟體技術的發展，它爲電氣伺服技術的發展提供了廣闊的前景。早在70年代，小慣量的伺服直流電動機已經實用化了。到了70年代末期交流伺服系統開始發展，逐步實用化，AC伺服電動機的應用越來越廣,並且還有取代DC伺服系統的趨勢成爲電氣伺服系統的主流。在AC伺服系統中，可分爲同步和非同步型AC伺服系統兩種。AC伺服系統—→非同步型—-→兩相非同步機;→三相非同步機(力距電機)。→同步型→磁阻式(開關式);→磁滯式(反應式);→永磁式。　　永磁轉子的同步伺服電動機由於永磁材料不斷提高，價格不斷下降，控制又比非同步電機簡單

6、，容易實現高性能的緣故，所以永磁同步電機的AC伺服系統應用更爲廣泛。目前，在交流同步伺服驅動系統中，普通應用的交流永磁同步伺服電動機有兩大類。一類稱爲無刷直流電動機，它要求將方波電流直入定子繞組。詳見參改文獻;如一類稱爲三相永磁同步電動機，它要求輸入定子繞組的電源仍然是三相正弦波形。詳見參改文獻⑵。前者簡稱爲BLDCM電機，後者簡稱PM•SM電機。2.2以數控機床爲例看AC永磁同步機伺服系統圖2表示數控機床伺服控制系統的構成。　　系統由電腦數位控制(CNC)、伺服驅動器(SD)、永磁同步伺服電動機(SM)及位置(速度)感測器(S)等組成。CNC用來

7、存儲零件加工程式、進行各種插補運算和軟體即時控制，向各坐標軸的伺服驅動系統發出各種控制命令。SD和SM接收到CNC的控制命令後，快速平滑調節運動速度並精確地進行位置控制。S代表位置和速度感測器(或檢測器)目前AC伺服系統常用的位置和速度檢測器有光電式和電磁式兩種。例如光電編碼器、磁編碼器、旋轉變壓器(BR)以及多轉式絕對值編碼器。後面二種，可作多種檢測功能應用，既可檢測系統位置和轉子速度，又可檢測系統位置和轉子速度，又可檢測轉子磁極位置。它堅固耐用，不怕震動，耐高溫，惟存在信號處理電路複雜缺點。無刷直流電動機(BL、DCM)中轉子磁極位置檢測方法，

8、一般都做到無接觸式，常用的有電磁式、光電式和間接檢測方式。(1)電磁式:a.差動變壓器式;b.接近開關式;(2)磁敏式:霍