第六章 伺服进给驱动系统.ppt

2）高速伺服总线闭环控制工作方式伺服驱动器伺服电机编码器光栅伺服驱动器PLC伺服电机CNC6.4交流伺服电动机及其控制原理3）脉冲位置控制工作方式交流伺服驱动器速度控制电流控制位置控制d/dtCNC位置控制伺服电机工作台有些交流伺服驱动器具有光栅反馈接口，可实现从伺服驱动器到工作台的全闭环控制，而CNC到伺服驱动器则采用开环控制。6.4交流伺服电动机及其控制原理用交流伺服电机替代步进电机时，一定要主要滞留脉冲的影响交流伺服电机步进电机扭矩、功率大小位置分辨率高（1/262144）低（1/480）电子齿轮有无低速性能好振荡价格贵便宜启动、工作频率高低运动特性滞留脉冲丢步交流伺服电机脉冲位置控制工作方式与步进电机的比较6.4交流伺服电动机及其控制原理二、永磁同步交流伺服电动机的工作原理定子三相绕组接上交流电源后，就会产生一个旋转磁场，以转速n旋转。定子旋转磁场与转子的永久磁铁磁极互相吸引，并带着转子一起旋转。使转子也以同步转速ns旋转。当转子加上负载转矩之后，将造成定子磁场轴线与转子磁极轴线不重合，其夹角为θ。若负载发生变化，θ角也跟着变化，但只要不超过一定的限度，转子始终跟着定子的旋转磁场以恒定的同步转速ns旋转。转子转速为n＝ns＝60f/p(r/min)式中f—电源的频率p—磁极对数n6.4交流伺服电动机及其控制原理永磁同步交流伺服电动机工作特性曲线：即转矩—速度特性曲线T/Ncmn(r/min)特点：（与永磁直流伺服电动机相比）Ⅰ为连续工作区Ⅱ为断续工作区机械特性更硬，其直线更接近水平线。断续工作区的范围更大。6.4交流伺服电动机及其控制原理1.同步交流伺服电动机的变频调速调速原理根据永磁同步交流伺服电动机转子转速公式n＝ns＝60f/p(r/min)可以通过改变电动机电源频率f来调节电动机的转速。此法可以实现无级调速，能够较好地满足数控机床的要求。变频调速的关键是设计能为电动机提供变频电源的变频器。交—交变频器直接将固定频率的交流电变换为另一种频率的交流电。交—直—交变频器先将电网交流电通过整流变为直流，再经过电容或电感或电容、电感组合电路滤波后供给逆变器。逆变器输出的是电压和频率可调的交流电。6.4交流伺服电动机及其控制原理目前，交流调速中应用最广的是“交—直—交”变换，一般采用PWM逆变器。PWM调制方法有很多种，在交流电机调速中最基本、应用最广泛的调制方法是SPWM(正弦波脉宽调制)、和SVPWM（空间矢量脉宽调制），使定子产生所需的旋转磁场，进而实现交流电机的速度控制。IPMVT1VT3VT5VT4VT6VT2RSTUVWM3~开关功放控制信号6.4交流伺服电动机及其控制原理1)SPWM基本原理双极性调制法（单相）VT1VT2调制电路UdurucLVD1VD2单相SPWM基本原理SPWM(正弦波脉宽调制)以三角波为载波，正弦波为调制波，其频率和幅值可调，两波形交点决定逆变器开关管状态。6.4交流伺服电动机及其控制原理单相SPWM基本原理当正弦波高于三角波时，VT1导通、VT2关断，使负载上得到的相电压为u0=＋Ud/2；当正弦波低于三角波时，VT1关断、VD2续流二极管释放能量，负载上的相电压为u0=-Ud/2；实现双极性调制。VT1VT2调制电路UdurucLVD1VD26.4交流伺服电动机及其控制原理三相SPWM基本原理双极性调制法（三相）通过改变调制波的幅值，可改变逆变器输出电压的幅值；通过改变调制波的频率，可改变逆变器输出基波的频率。6.4交流伺服电动机及其控制原理SPWM变频调速系统SPWM变频调速系统框图6.4交流伺服电动机及其控制原理2)SVPWM基本原理交流电机输入电压对时间的积分是磁链，方向为滞后输出电压矢量90°。各相电压在空间上的合成构成空间电压矢量，因此空间磁链矢量可由空间电压矢量得到。SVPWM方式就是通过逆变器的不同开关模式的组合，得到圆形空间磁