永磁沟通伺服电机的作业原理图及构造剖析

2017-07-03 11:54分类：电子元器件阅读：

伺服电机作业原理
伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器操控的U/V/W三相电构成电磁场，转子在此磁场的效果下翻滚，一同电机自带的编码器反响信号给驱动器，驱动器依据反响值与方针值进行比照，调整转子翻滚的视点。
1、永磁沟通伺服电动机具有以劣等利益：
（1）电动机无电刷和换向器，作业牢靠，维护和维护简略；
（2）定子绕组散热快；
(3)惯量小，易行进体系的活络性；
（4）习气于高速大力矩作业状况；
（5）一样功率下，体积和重量较小，广泛的运用于机床、机械设备、转移组织、打印设备、设备机器人、加工机械、高速卷绕机、纺织机械等场合，满意了传动范畴的翻开需要。
永磁沟通伺服体系的驱动器阅历了仿照式、办法混合式的翻开后，如今现已进入了全数字的年代。全数字伺服驱动器不只打败了仿照式伺服的涣散性大、零漂、低牢靠性等断定，还充分表现了数字操控在操控精度上的优势和操控办法的活络，使伺服驱动器不只构造简略，并且功用愈加的牢靠。如今，高功用的伺服体系，大大都选用永磁沟通伺服体系其间包含永磁同步沟通伺服电动机和全数字沟通永磁同步伺服驱动器两有些。伺服驱动器有两有些构成：驱动器硬件和操控算法。操控算法是挑选沟通伺服体系功用好坏的要害技能之一，是国外沟通伺服技能封闭的首要有些，也是在技能独占的基地。
2、沟通永磁伺服体系的根柢构造
沟通永磁同步伺服驱动器首要有伺服操控单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反响查看器材构成，其构造构成如图1所示。其间伺服操控单元包含方位操控器、速度操控器、转矩和电流操控器等等。咱们的沟通永磁同步驱动器其集抢先的操控技能和操控战略为一体，使其十分适用于高精度、高功用央求的伺服驱动范畴，还表现了健旺的智能化、柔性化是传统的驱动体系所不行比照的。
如今干流的伺服驱动器均选用数字信号处理器（DSP）作为操控基地，其利益是可以完毕比照凌乱的操控算法，事项数字化、网络化和智能化。功率器材广泛选用以智能功率模块（IPM）为根柢地案的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,一同具有过电压、过电流、过热、欠压等缺点查看维护电路,在主回路中还参与软主张电路,以减小主张进程对驱动器的冲击。

图1 沟通永磁同步伺服驱动器构造
伺服驱动器大体可以差异为功用比照独立的功率板和操控板两个模块。如图2所示功率板（驱动板）是强电部，分其间包含两个单元，一是功率驱动单元IPM用于电机的驱动，二是开关电源单元为悉数体系供给数字和仿照电源。
操控板是弱电有些，是电机的操控基地也是伺服驱动器技能基地操控算法的作业载体。操控板经过相应的算法输出PWM信号，作为驱动电路的驱动信号，来改逆变器的输出功率，以抵达操控三相永磁式同步沟通伺服电机的意图。

3、功率驱动单元
功率驱动单首领要经过三相全桥整流电路对输入的三相电或许市电进行整流，得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电，再经过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步沟通伺服电机。功率驱动单元的悉数进程可以简略的说就是AC-DC-AC的进程。整流单元（AC-DC）首要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。
逆变有些（DC-AC）选用选用的功率器材集驱动电路，维护电路和功率开关于一体的智能功率模块(IPM)，首要拓扑构造是选用了三相桥式电路原理图见图3，运用了脉宽调制技能即PWM(Pulse Width Modulation)经过改动功率晶体管替换导通的时刻来改动逆变器输出波形的频率,改动每半周期内晶体管的通断时刻比,也就是说经过改动脉冲宽度来改动逆变器输出电压副值的巨细以抵达调度功率的意图。

4、操控单元
操控单元是悉数沟通伺服体系的基地,完毕体系方位操控、速度操控、转矩和电流操控器。所选用的数字信号处理器(DSP)除具有活络的数据处理才调外，还集成了丰盛的用于电机操控的专用集成电路，如A/D改换器、PWM发作器、守时计数器电路、异步通讯电路、CAN总线收发器以及高速的可编程静态RAM和大容量的程序存储器等。伺服驱动器经过选用磁场定向的操控原理( FOC) 和坐标改换,完毕矢量操控(VC) ,一同联络正弦波脉宽调制(SPWM)操控办法对电机进行操控。永磁同步电动机的矢量操控通常经过查看或估量电机转子磁通的方位及幅值来控拟定子电流或电压，这么，电机的转矩便只和磁通、电流有关，与直流电机的操控办法类似，可以得到很高的操控功用。关于永磁同步电机，转子磁通方位与转子机械方位一样，这么经过查看转子的实习方位就可以得知电机转子的磁通方位，然后使永磁同步电机的矢量操控比起异步电机的矢量操控有所简化。
伺服驱动器操控沟通永磁伺服电机( PMSM)伺服驱动器在操控沟通永磁伺服电机时,可别离作业在电流(转矩) 、速度、方位操控办法下。体系的操控构造框图如图4所示因为沟通永磁伺服电机(PMSM) 选用的是耐久磁铁励磁,其磁场可以视为是安稳;一同沟通永磁伺服电机的电机转速就是同步转速,即其转差为零。这些条件使得沟通伺服驱动器在驱动沟通永磁伺服电机时的数学模型的凌乱程度得以大大的下降。从图4可以看出,体系是依据丈量电机的两相电流反响和电机方位。将测得的相电流联络方位信息,经坐标改动(从a ,b ,c 坐标系改换到转子d ,q 坐标系) ,得到重量,别离进入各自得电流调度器。电流调度器的输出经过反向坐标改动(从d ,q 坐标系改换到a ,b ,c 坐标系) ,得到三相电压指令。操控芯片经过这三相电压指令,经过反向、延时后,得到6 路PWM 波输出到功率器材,操控电机作业。体系在纷歧样指令输入办法下,指令和反响经过相应的操控调度器,得到下一级的参看指令。在电流环中,d ,q 轴的转矩电流重量是速度操控调度器的输出或外部给定。而通常状况下,磁通重量为零( = 0) ，可是当速度大于绑缚值时,可以经过弱磁(得到更高的速度值。
图4 体系操控构造