伺服电机与伺服控制系统原理.ppt

伺服电机与伺服控制系统原理
基本概念的介绍与举例
伺服电机原理介绍
伺服控制系统介绍
总结
内容
“伺服”—词源于希腊语“奴隶”的意思。
一、“伺服”的含义 Servomechanism
● 基本概念的介绍
电机的速度随之变化,并希望以最快的加减速达到新的给定速度值；
2)当给定速度不变化时,电机的速度保持稳定不变。
直流伺服电机及其速度控制
主要内容
直流伺服电机速度控制单元的调速控制方式
需对直流电压的大小和方向进行控制
直流伺服电机速度控制单元的作用：将转速指令信号转换成电枢的电压值，达到速度调节的目的。
直流电机速度控制单元常采用的调速方法：
（可控硅）调速系统
（PWM Pulse Width Modulated）调速系统。
主要内容
1．晶闸管调速系统
常用于大功率及要求不很高的直流伺服电机调速控制。
直流伺服电机及其速度控制
U*n
主要内容
速度
调节器
电流
调节器
触发脉冲
发生器
可控硅
电流反馈
速度反馈
电流检测
编码器
电机
+
-
Un
In
I*n
+
-
US
控制
回路
主回路：可控硅整流放大器：整流、放大、驱动，使电机转动。
速度环：速度调节，作用：好的静态、动态特性。
电流环：电流调节，作用：系统快速性、稳定性改善。
触发脉冲发生器：产生移相脉冲，使可控硅触发角前移或后移。
直流伺服电机及其速度控制
4
6
2
7
9
11
1
3
5
8
12
10
A
B
C
M
Ⅰ
Ⅱ
UM
UD
KM
KM
+
-
主回路由大功率晶闸管构成的三相全控桥式反并接可逆电路，分成二大部分（ Ⅰ和 Ⅱ ），每部分内按三相桥式连接，二组反并接，分别实现正转 和反转。
各有一个可控硅同时导通，形成回路。
直流伺服电机及其速度控制
1、3、5在正半周导通， 2、4、6在负半周导通。每组内（即二相间）触发脉冲相位相差120º，触发脉冲的顺序：1-2-3-4-5-6，相邻之间相位差60º。为保证合闸后两个串联可控硅能同时导通，或已截止的相再次导通，采用双脉冲控制。即每个触发脉冲在导通60º后，再补发一个辅助脉冲；也可以采用宽脉冲控制，宽度大于60º，小于120º。
直流伺服电机及其速度控制
只要改变可控硅触发角（即改变导通角），就能改变可控硅的整流输出电压，从而改变直流伺服电机的转速。
触发脉冲提前，增大整流输出电压；触发脉冲延后，减小整流输出电压。
u
a
c
b
c
a
b
a)
b)
c)
d)
1
3
5
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
ωt
u
b
2
4
6
b
c
a
ωt
ωt
ωt
ωt
1 1 3 3 5 5 1 1 3 3
6 2 2 4 4 6 6 2 2 4
1
3
5
2
4
6
120°
120°
180°
60°
1
3
2
4
60°
60°
5
6
α
晶闸管调节电路
主要内容
2．PWM调速控制系统
利用大功率晶体管的开关作用，将直流电压转换成一定频率的方波电压，加到直流电动机的电枢上；通过调整控制方波脉冲宽度来改变电枢的平均电压，从而调节电机的转速。
控制电路简单，不需附加关断电路，开关特性好。 广泛应用中、小功率直流伺服系统。
周期不变
脉宽
脉宽
脉宽
脉宽
平均直流电压
U
ωt
周期不变
直流伺服电机及其速度控制
主要内容
直流电机电压的平均值:
T—脉冲周期， Ton—导通时间
直流伺服电机及其速度控制
脉宽调制（PWM）系统组成：
主要内容
速度
调节器
电流反馈
脉宽
调制
基极
驱动
功
放
振荡器
电流
调节器
M
速度指令
三相交流电
整流
速度反馈
Usr
USC
U△
Ub
直流伺服电机及其速度控制
控制回路：
速度调节器；电流调节器；固定频率振荡器及三角波发生