数控技术第5章伺服驱动系统.pptVIP

负载周期曲线表示在满足机械所需转矩而又确保电动机不过热，允许电动机的工作时间.图中各条曲线为不同的过载倍数曲线.横坐标为工作时间tR(min)，纵坐标为加载周期比。d＝tR／(tR十tF)(％)过载倍数:tmd＝负载转矩／连续额定转矩.§5-4直流伺服电动机及其速度控制二、直流伺服电动机的速度控制1.晶闸管调速系统利用晶闸管的单向导电可控性，输出可控制的电压；利用可控硅整流器提供直流电源；通过改变晶闸管触发角，改变外加电压，从而达到调速的目的。常采用两种速度调节系统：晶闸管调速系统晶体管脉宽调制调速系统。§5-4直流伺服电动机及其速度控制改变触发角时的电枢电压和电流波形§5-4直流伺服电动机及其速度控制2.PWM脉宽调制原理与系统晶体管脉宽调制调速系统(PWM)的调速性能优于晶闸管调速系统的调速性能；而且，功率晶体管的功率、耐压等都已有很大提高，现代数控机床的直流进给伺服系统中多采用晶体管脉宽调制调速系统。原理：利用脉宽调制器，将直流电压转换成某一频率的矩形波电压，加到直流电动机的转子回路两端，通过对矩形波脉冲宽度的控制，改变转子回路两端的平均电压，从而达到调节电动机转速的目的。调速系统的组成：由控制电路、主回路及功率整流电路三部分组成。其中控制电路由速度调节器、电流调节器和脉宽调制器（包括固定频率振荡器、调制信号发生器、脉宽调制及基极驱动电路）组成。系统的核心部分是主回路和脉宽调制器。§5-4直流伺服电动机及其速度控制速度调节器电流调节器脉宽调制基极驱动主回路整流u-++振荡器电流反馈-UsrTGUsfPWM直流调速系统的原理框图++-+MTGUsf§5-4直流伺服电动机及其速度控制（1）主回路即脉宽调制式开关功率放大器。开关功率放大器通常有两种形式，即T形和H形。在PWM直流调速系统中，多采用H形开关功率放大器作为主回路。H形开关功率放大器由四个大功率开关管和四个续流二极管构成桥式电路。有单极性和双极性两种工作方式。§5-4直流伺服电动机及其速度控制单极性H形开关电路单极性开关电路，将两个相位相反的脉冲信号分别加在VT1、VT2管的基极，VT3管的基极加截止控制电压，VT4管的基极加饱和导通电压。在0≤t＜t1区间，VT1管饱和导通，VT2管截止，由于VT4管处于饱和导通状态，电动机两端A、B间电压为＋Ed。在t1≤t＜T区间，VT1管截止，VT2管饱和导通，由于VT3管始终处于截止状态，电动机两端A、B间电压为0。转子绕组电感能量沿VT4、VD2通道释放，维持转子绕组电流继续流通。要使电动机反转，只要将VT3管基极加饱和导通电压，VT4管加截止电压即可。§5-4直流伺服电动机及其速度控制双极性H形开关电路给VT3、VT4管基极也加脉冲控制电压，并且保证ub1＝ub4，ub2＝ub3＝－ub1，就变成双极性工作方式。在0≤t＜t1区间，VT1、VT4管饱和导通，电源电压＋Ed加在电动机转子绕组的A、B端、即uAB＝＋Ed。在t1≤t＜T区间，VT2、VT3管饱和导通，电源电压＋Ed加在电动机转子绕组的B、A端，即uAB＝－Ed。当t1＞T/2时，加在A、B两端的平均电压大于零，电动机正转。当t1＜T/2时，加在A、B两端的平均电压小于零，电动机反转。当t1＝T/2时，加在A、B两端的平均电压等于零，电动机停转。§5-4直流伺服电动机及其速度控制（2）反应式步进电动机的工作原理按电磁吸引的原理工作的。必须抓住两点：磁力线力图走磁阻最小的路径，从而产生反应力矩各相定子齿之间彼此错齿1/m齿距，m为相数几个概念的含义：“拍”——定子相绕组每改变一次通电状态，称为“一拍”。“单”——指只有一相绕组通电。“双”——指有两相绕组同时通电。§5-3步进电动机及其驱动系统步进电机工作原理示意[动画模拟]§5-3步进电动机及其驱动系统“单三拍”供电方式的步进电动机的工作原理：第一拍：A相励磁绕组通电，B、C相励磁绕组断电。A相定子磁极的电磁力要使相邻转子齿与其对齐(使磁阻最小)，B相和C相定、转子错齿分别为1/3齿距(3°)和2/3齿距(6°)。第二拍：B相绕组通电，A、C相绕组断电。电磁反