交流伺服电机及其控制技术 课件 第3章.ppt

24828c 3.5.3　电流控制器的分析与设计 图3-19　具有电流控制器的解耦控制永磁同步电动机的框图 24828c 3.5.3　电流控制器的分析与设计 图3-20　电流控制系统(P控制)的开环频率特性 24828c 3.5.3　电流控制器的分析与设计 图3-21　电流控制系统(P控制)的闭环频率特性 24828c 3.5.3　电流控制器的分析与设计 图3-22　电流控制系统(PI控制)的开环频率特性 24828c 3.5.3　电流控制器的分析与设计 图3-23　电流控制系统(PI控制)的闭环频率特性 24828c 3.5.4　速度控制器的设计 图3-24　速度控制系统的控制框图 24828c 3.5.4　速度控制器的设计 图3-25　把电流控制系统简略化的速度控制系统框图 24828c 3.5.4　速度控制器的设计 图3-26　PI速度控制系统的开环频率特性 24828c 3.5.4　速度控制器的设计 图3-27　PI速度控制系统的阶跃响应 24828c 3.5.5　位置控制器的设计 1.伺服刚度2.位置控制系统的响应3.速度控制范围 24828c 3.5.5　位置控制器的设计 图3-28　位置控制系统构成框图 24828c 图3-29　位置控制系统的阶跃响应 24828c 3.5.6　d-q坐标系下永磁同步伺服电机矢量控制系统的构成 1.基于电流解耦控制的永磁同步电机伺服系统2.基于三相交流控制的永磁同步电机伺服系统 24828c 1.基于电流解耦控制的永磁同步电机伺服系统 1)位置环、速度环、电流环控制单元、解耦控制单元。2)电机转子位置、转速检测及信号处理计算单元。3)坐标变换单元。4)三相逆变单元。 24828c 2.基于三相交流控制的永磁同步电机伺服系统 图3-30　基于电流解耦控制的永磁同步电机伺服系统的构成 24828c 2.基于三相交流控制的永磁同步电机伺服系统 图3-31　基于三相交流控制的永磁同步电机伺服系统构成 24828c 3.6　永磁同步伺服电机的设计要点 伺服系统对永磁同步伺服电机的主要要求是动态响应快、转矩波动小、调速范围宽、效率和转矩密度高等，因此，在设计过程中要充分考虑这些要求。 24828c 3.6.1　电机主要尺寸的确定 永磁同步伺服电机的主要尺寸可以由所需的最大转矩和动态性能指标确定。 24828c 3.6.2　电动势的正弦化设计 (1)气隙磁场波形的正弦化设计(2)电枢绕组的谐波电动势抑制 24828c 3.6.3　定位转矩的抑制技术 1)方向交变，具有周期性，波动频率与转子极数和定子铁心槽数直接相关。2)转矩波动幅值大小与永磁体性能、磁极和齿槽形状、铁心材料特性有关。3)定位转矩的存在与电机绕组是否通电无关，但其幅值大小与电流大小有所关联。 * 24828c 第3章　永磁同步电机伺服控制系统 3.1　永磁同步电机伺服控制系统的构成3.2　永磁同步电机的结构与工作原理3.3　永磁同步电机的数学模型3.3.1　永磁同步电机的基本方程3.3.2　永磁同步电机的d、q轴数学模型3.4　正弦波永磁同步电机的矢量控制方法3.4.1　id=0控制3.4.2　最大转矩控制3.4.3　弱磁控制3.4.4　cos?=1控制3.4.5　最大效率控制3.4.6　永磁同步电机的参数与输出范围3.5　交流伺服电机的矢量控制系统 24828c 第3章　永磁同步电机伺服控制系统 3.5.1　状态方程与控制框图3.5.2　解耦控制与坐标变换的实现3.5.3　电流控制器的分析与设计3.5.4　速度控制器的设计3.5.5　位置控制器的设计3.5.6　d-q坐标系下永磁同步伺服电机矢量控制系统的构成3.6　永磁同步伺服电机的设计要点3.6.1　电机主要尺寸的确定3.6.2　电动势的正弦化设计3.6.3　定位转矩的抑制技术 24828c 3.1　永磁同步电机伺服控制系统的构成 图3-1　永磁同步电机伺服控制系统的组成 24828c 3.2　永磁同步电机的结构与工作原理 1)永磁体位于转子内部，转子的结构简单、机械强度高、制造成本低。2)转子表面为硅钢片，因此，表面损耗小。3)等效气隙小，但气隙磁密高，适于弱磁控制。4)永磁体形状及配置的自由度高，转子的转动惯量小。5)可有效地利用磁阻转矩，提高电机的转矩密度和效率。6)可利用转子的凸极效应实现无位置传感器起动与运行。 24828c 3.2　永磁同步电机的结构与工作原理 图3-2　永磁同步电机的结构示意图 24828c 3.2　永磁同步电机的结构与工作原理 图3-3永磁同步电机的绕组形式a)整数槽绕组　b)分数槽绕组 24828c 3.2　永磁同步电机的结构与工作原理 图3-4　具有分数槽绕组的电