交流电机伺服.ppt

交流电动机伺服控制实验
1
实验目的
了解交流伺服调速系统的组成，掌握调速和稳速的方法；
通过实验认识交流伺服电机的调速特性；
2
实验器材和设备
EM400交流伺服系统及其配套仪器、仪表
松下交流伺服电机及其控制器
3
实验原理
目前常用的交流伺服电动机是永磁同步伺服电动机即AC伺服电动机。交流伺服电动机的调速主回路常采用矢量变换SPWM变频控制方式，通过频率的改变来实现交流同步伺服电动机的调速。EM400教学设备采用的松下交流伺服电动机，驱动器的控制方式也是采用正弦波PWM控制方式。其控制原理方框图如下：
内容一：交流伺服控制原理
4
实验原理
图1、 松下交流伺服控制原理
内容一：交流伺服控制原理
5
实验原理
以上控制框图只画出了速度环和电流部分。光电编码器产生的脉冲信号经速度解码器处理成数字信号直接送到CPU，在数字调节器中与速度给定信号进行比较运算（PID）后产生三相交流的电流幅值信号IM
内容一：交流伺服控制原理
为了提高速度调节品质，现在的驱动器大都采用了以下两项关键技术：一是在速度解码器中采用M／T测速方法，即在电动机高速运转时，通过记录单位时间内的脉冲个数来实现速度测量，而在电动机低速运转时，通过记录两脉冲之间的时间长短来实现速度测量。这样无论是在高速或低速时都能很准确的测定电动机的转速。二是数字调节器算法中采用先进的滑模算法，这种算法根据电动机在高速和低速运行状态上的不同特性，分别给定不同的PID调节参数，使各阶段的参数都能到优化。这样就使电动机在低速运行时平稳性好，高速时跟随误差小。
6
实验原理
为生成三相交流，需通过乘法器将电流幅值信号IM与电动机转子位置信号θ通过矢量乘法运算来合成(按以下公式)。位置信号θ由光电编码器产生的脉冲信号经过位置解码器处理成数字的电动机转子角位置。
内容一：交流伺服控制原理
当三相电流获得后送入电流调节器同反馈回来的电流信号进行比较运算后经PWM调制后到驱动电路，最后驱动伺服电动机工作。除了这些基本结构外，电路中还加入了故障处理和保护环节，如过压、欠压、过流、断相及电动机过热等硬件检测及保护电路。一旦出现故障将通知CPU并封锁输出。
7
实验原理
伺服电动机控制方式有多种，主要有位置控制、速度控制、转矩控制及复合控制等方式。它们的主要区别在于控制信号是—个什么指令。位置控制时，控制信号是一个位置指令；速度控制时，控制信号足一个速度指令；转矩控制时，控制信号是一个转矩指令。复合控制用于一些特殊场合，或者先做位置，后做速度控制；或者先做速度，后做转矩控制。由于控制方式不同，控制信号及驱动器参数设置，外部接线都不一样。位置控制信号大都是脉冲加方向信号，而速度和转矩指令大都是模拟电压信号。在EM400教学设备中，驱动器做速度控制，即控制器PMAC发出的是模拟电压信号，其幅值即速度的大小。其位置环闭合在PMAC卡上。
内容一：交流伺服控制原理
8
实验原理
主回路接线：松下伺服驱动器的主回路接线图如下(无论是做位置、速度还是转矩控制)其主回路接线都是一样的，只是控制回路接线不一样。
在以下接线图中应该注意几点：
1)千万不可将电源输入线(L1、L2、L3)接至驱动器输出到电动机的动力线(U、V、W)或外接再生放电电阻端子(P、B1、B2)上，这样做会损毁驱动器；
2)在本实验设备中，具体接线并不同于上图，主要是电源动力线的接法。松下驱动器采用的供电电源为三相200V，按照要求应该将我国通用工业用电的三相380V经变压器变换成三相200V接入。但由于本设备电动机的负载较轻，按照松下伺服的规范，在空载或轻载时可以只引入两相交流电。
3)r,t,两端子为驱动器的控制电源输入端，为驱动器控制电路供电。
内容二：松下伺服驱动器接线及操作说明
9
图2、松下伺服驱动器接线
实验原理
内容二：松下伺服驱动器接线及操作说明
10