高性能直接驱动式交流力矩伺服系统_.doc

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1、传统的永磁同步电机同步转速与电机的极对数成反比，因而高转速在很多应用领域是不能直接使用的，减速机就不可或缺。增加减速机不仅可以降低输出轴的旋转速度，而且可以将电机的输出转矩成比例地放大至减速机的输出轴。减速机带来的负面影响是：效率降低、噪音增加、结构复杂、润滑油泄漏、传动间隙、磨损、维护频繁等。不同的应用要求需要不同的减速机构。但工程师们追求设计出一种低速、大输出力矩的电机，使之直接驱动负载，让系统更简单一些、精密一些。一、高性能直接驱动式交流力矩伺服系统的性能特点调速范围是伺服系统的一个重要参数，它是指电机在1

2、00%额定负载变动范围内，从额定速度向下调节，最低的是不爬行转速，对于好的伺服系统，它在速度闭环条件下调速比一般在5000倍以上。由于力矩电机直接运行于低速状态，当速度向下调5000倍时，系统对低速的速度识别就存在问题，这是由于常用的编码器受没周脉冲数量的限制，在很低速时脉冲间隔过长带来的反馈滞后误差乃至振荡。以额定转速200r/min的力矩伺服电机为例，想达到5000倍的调速比，就必须在0.04r/min时稳定运行。如果电机上的反馈编码器用通常的2500线，此时的脉冲频率仅为1.67Hz，在0.6s钟才反馈一个

3、脉冲的情况下，要想得到好的控制特性，显然是不可能的。为此，国内专攻大功率动力伺服系统的星辰伺服在国家科技型企业创新基金的支持下，成功开发出混合磁测速编码器，使星辰伺服的高性能直接驱动式交流力矩伺服系统实现了从200r/min向下调10000倍的调速指标。低速力矩伺服系统对极小速度给定信号的响应和对极低速度的检测，无疑是直接驱动系统实现高精度速度、位置控制的前提条件。传统的永磁同步电机同步转速与电机的极对数成反比，因而高转速在很多应用领域是不能直接使用的，减速机就不可或缺。增加减速机不仅可以降低输出轴的旋转速度，而

4、且可以将电机的输出转矩成比例地放大至减速机的输出轴。减速机带来的负面影响是：效率降低、噪音增加、结构复杂、润滑油泄漏、传动间隙、磨损、维护频繁等。不同的应用要求需要不同的减速机构。但工程师们追求设计出一种低速、大输出力矩的电机，使之直接驱动负载，让系统更简单一些、精密一些。一、高性能直接驱动式交流力矩伺服系统的性能特点调速范围是伺服系统的一个重要参数，它是指电机在100%额定负载变动范围内，从额定速度向下调节，最低的是不爬行转速，对于好的伺服系统，它在速度闭环条件下调速比一般在5000倍以上。由于力矩电机直接运行

5、于低速状态，当速度向下调5000倍时，系统对低速的速度识别就存在问题，这是由于常用的编码器受没周脉冲数量的限制，在很低速时脉冲间隔过长带来的反馈滞后误差乃至振荡。以额定转速200r/min的力矩伺服电机为例，想达到5000倍的调速比，就必须在0.04r/min时稳定运行。如果电机上的反馈编码器用通常的2500线，此时的脉冲频率仅为1.67Hz，在0.6s钟才反馈一个脉冲的情况下，要想得到好的控制特性，显然是不可能的。为此，国内专攻大功率动力伺服系统的星辰伺服在国家科技型企业创新基金的支持下，成功开发出混合磁测速编

6、码器，使星辰伺服的高性能直接驱动式交流力矩伺服系统实现了从200r/min向下调10000倍的调速指标。低速力矩伺服系统对极小速度给定信号的响应和对极低速度的检测，无疑是直接驱动系统实现高精度速度、位置控制的前提条件。由于采用了直接驱动的方式，电机轴上输出的任何力矩脉动，都会直接反映到被控对象上。而在这种电机上产生力矩脉动的因素有很多，比如：磁阻效应、齿槽效应、高次谐波脉动等。这要求力矩伺服系统能有效地抑制这些脉动转矩。星辰伺服采用的方法有：交流电机三相电流平滑控制装置、永磁同步电机的非线性动态校正方法、交流伺服

7、电机力矩扰动的补偿控制方法二、高性能直接驱动式交流力矩伺服系统的典型应用平网印花机导带定位控制中，由于传输辊与伺服电机之间一般存在20～30倍的减速机构，不可避免地存在齿轮传动间隙，伺服电机快速的启停动作会引起减速机构磨损，从而进一步加大传动间隙。三、注塑机和精密挤出机挤出螺杆驱动在注塑机行业，现有预塑和挤出动力配制通常为油马达和液压注射推进系统，在注塑机电动化的大趋势下，交流力矩式伺服系统已经被日本、韩国等广泛采用，使得新一代电动注塑机高速、环保、节能。在螺杆挤塑机行业，现有挤出动力配制通常为：1．Z4系列直流

8、电机+直流调速器+齿轮减速机2．三相异步电机+变频器+齿轮减速机3．高性能直接驱动式交流力矩伺服系统三者的经济技术指标比较如附表附表三者的经济技术指标比较四、高性能直接驱动式交流力矩伺服系统的典型应用1．无齿传动电梯高性能直接驱动式交流力矩伺服系统应用于电梯行业，构成了无齿传动电梯，掀起了电梯行业的“第三次浪潮”。无齿传动电梯具有高效节能、整体体积小、重量轻、结构简单、低