直流伺服与交流伺服.ppt

（五） 直流进给运动的速度控制 1.、直流伺服电机的调速原理 根据机械特性公式可知调速有二种方法:电枢电压Ua和气隙磁通Φ ⑴改变电枢外加电压Ua :由于绕组绝缘耐压的限制，调压只能在额定 转速以下进行。属于恒转矩调速。 ⑵改变气隙磁通量Φ：改激磁电流即可改Φ，在Ua恒定情况下，磁场接 近饱和，故只能弱磁调速，在额定转速以上进行。属于恒功率调速。 2.直流速度控制单元调速控方式 ◆晶闸管（可控硅）调速系统 ◆晶体管脉宽调制（PWM）调速系统 晶闸管调速系统1）系统的组成 包括 控制回路：速度环、电流环、触发脉冲发生器等。 主回路： 可控硅整流放大器等。 速度环：速度调节（PI），作用：好的静态、动态特性。 电流环：电流调节(P或PI)。作用：加快响应、启动、低频稳定等。 触发脉冲发生器：产生移相脉冲，使可控硅触发角前移或后移。 可控硅整流放大器：整流、放大、驱动，使电机转动。 2）主回路工作原理 组成：由大功率晶闸 管构成的三相全控桥式（三相全波）反并接可逆电路，分成二大部分（ Ⅰ和 Ⅱ ），每部分内按三相桥式连接，二组反并接，分别实现正转 和反转。 原理： 3）控制回路分析 触发脉冲产生的过程： 改变触发角，即改变控制角 [总结] 速度控制的原理： ①调速：当给定的指令信号增大时，则有较大的偏差信号加到调节器的输入端，产生前移的触发脉冲，可控硅整流器输出直流电压提高，电机转速上升。此时测速反馈信号也增大，与大的速度给定相匹配达到新的平衡，电机以较高的转速运行。 ②干扰：假如系统受到外界干扰，如负载增加，电机转速下降，速度反馈电压降低，则速度调节器的输入偏差信号增大，其输出信号也增大，经电流调节器使触发脉冲前移，晶闸管整流器输出电压升高，使电机转速恢复到干扰前的数值。 ③电网波动：电流调节器通过电流反馈信号还起快速的维持和调节电流 作用，如电网电压突然短时下降，整流输出电压也随之降低，在电机转速由于惯性还未变化之前，首先引起主回路电流的减小，立即使电流调节器的输出增加，触发脉冲前移，使整流器输出电压恢复到原来值，从而抑制了主回路电流的变化。 ④启动、制动、加减速：电流调节器还能保证电机启动、制动时的大转矩、加减速的良好动态性能。 （2） 晶体管脉宽调制（PWM）调速系统1）系统的组成及特点 ① 主回路：  大功率晶体管开关放大器； 功率整流器。 ② 控制回路： 速度调节器； 电流调节器； 固定频率振荡器及三角波发生器； 脉宽调制器和基极驱动电路。 区别： 与晶闸管调速系统比较，速度调节器和电流调节 器原理一样。不同的是脉宽调制器和功率放大器。 直流脉宽调制：功率放大器中的大功率晶体管工作在开 关状态下，开关频率保持恒定，用调整开关周期 内晶体管导通时间（即改变基极调制脉冲宽度） 的方法来改变输出。从而使电机获得脉宽受调制 脉冲控制的电压脉冲，由于频率高及电感的作用 则为波动很小的直流电压（平均电压）。 脉宽的变化使电机电枢的直流电压随着变化。 直流脉宽调调制的基本原理 2） 脉宽调制器 3） 开关功率放大器 （4）PWM调速系统的特点 ①频带宽、频率高: 晶体管“结电容”小，开关频率远高于可控（50Hz)， 可达2-10KHz。快速性好。 ②电流脉动小: 由于PWM调制频率高，电机负载成感性对电流脉动 由平滑作用，波形系数接近于1。 ③电源的功率因数高: SCR系统由于导通角的影响，使交流电源的波形畸 变、高次谐波的干扰，降低了电源功率因数。 PWM 系统的直流电源为不受控的整流输出，功率因数高。 ④动态硬度好: 校正瞬态负载扰动能力强，频带宽，动态硬度