伺服电机原理与注塑机应用.ppt

交流永磁同步电机/伺服原理

注塑机伺服泵原理与应用
2009
华南区东莞办：张志军 **********
大纲
汇川能为注塑机行业贡献些什么？
1：注塑机伺服泵驱动器
标准驱动器，用于电液混合系统
2：大吨位于异步鼠笼的作用，做异步旋转。当接近同步转速时，被自然牵入同步运行。
缺点：有异步附加转矩。
二：交流永磁同步电机驱动技术-----同步电机的驱动变革
3：变频启动同步运行
简述：采用VF型变频器，利用N=60F/，以便等待转子克服转子惯量和负载惯量。
缺点：VF型本意是控制磁通，而同步机并不需要控制磁通，因此，VF仅仅可以调速而已，但没有低频力矩特性
4：闭环矢量控制.
A:关于自同步与磁极偏角
B:关于速度环与转矩环
C:关于弱磁扩速
D:电枢反应与D轴，Q轴
二：交流永磁同步电机驱动技术-----同步电机的驱动变革
同步电机在运行中，由于电网电压波
动，或者轴负载的变化，会导致轴速有变
化。如果没有及时的追踪，可能导致同步
电机失步，进入不正常状态。
为了解决这个问题，驱动器需要实时
检测转子位置状态，当发现偏离一定范围
时，通过电流控制，纠正这个磁极位置偏
差。这称之为自同步。
毫无疑问：驱动器需要知道转子磁极
定子某相磁极的初始偏差角。才可以在运
转的过程中按照这个初始偏差角进行控制
这就是转子与编码器的磁极偏角
二：交流永磁同步电机驱动技术--同步电机矢量控制
A：磁极偏角与自同步
B：速度环与转矩环
二：交流永磁同步电机驱动技术--同步电机矢量控制---环路框图
同步机同样具备速度环和转矩环，与异步机不同的是：同步机由于电枢反应磁动势与永磁磁场不正交，并非直接控制控制电枢电流来调节转矩。当变换为DQ坐标系之后，交轴电流Iq相当于转矩电流，而直轴电流Id改变磁阻（即永磁体反向磁场）， 相当于励磁电流，可以用于弱磁升速
C：弱磁扩速
电机的理想空载转速
二：交流永磁同步电机驱动技术--同步电机矢量控制---弱磁扩速
而与频率，极对数的关系为：N=60F/，则其额定转速确定。
其中，φm为极下磁通。Ce1为电势常数。E1为反电势。
从公式中可以看出，如果想提高电机转速，则必须减弱磁场。
在异步电机中，我们可以用降低励磁电流的方式，达到弱磁目的。
因此在异步电机弱磁升速到额定转速以上时，定子电流是减小的。
而在同步电机中，由于磁场是有永磁体所产生的，并不需要励磁电流，永磁体磁场是不可以控制的。因此，弱磁比异步机复杂。
必须采用与永磁体磁极方向相反的电流，削弱永磁磁场来达到目的。
在前一节中，我们提到了直轴电流，这个直轴电流产生的磁场就可以用来削弱永磁体磁场。
因此，在同步电机中，弱磁升速到额定转速以上时，定子电流是增加的
C：弱磁扩速与母线电压(驱动器输出电压)的关系。
在恒转矩控制过程中，随着电机转速的升高，电枢绕组的反电势增大。当增大到逆变器最高输出电压时（即电机的极限电压），电机转速到达恒转矩控制时的最高转速，这个转速定义为电机的转折速度。

当速度增加到转折速度时，要继续增加转速就必须采用弱磁控制，是磁场得以减弱，才能保持反电势和电压的平衡。
因此：对于额定电压低于驱动器输出电压的电机而言，是可以自然弱
磁的，并不需要特别的手段。弱磁点通常就是额定转速时的频率
确定一台永磁电机的实际弱磁点的方法：将电机运行在额定频率，
查看驱动器输出电压是否到达电机额定电压，以及电流是否接近0A.
从这个频率点开始向上增加频率，电流逐渐增大的这个点，就是弱磁频
率点
二：交流永磁同步电机驱动技术--同步电机矢量控制---弱磁扩速
D:电枢反应与D轴，Q轴
对称负载时，电枢磁动势对主极磁场基波产生的影响，这种现象称为电枢反应。 当电枢绕组中没有电流通过时，由磁极所形成的磁场称为主磁场，近似按正弦规律分布。当电枢绕组中有电流通过时，绕组本身产生一个磁场，称为电枢磁场。电枢磁场对主磁场的作用将使主磁场发生畸变,产生电枢反应;
二：交流永磁同步电机驱动技术--同步电机矢量控制---弱磁扩速
D:电枢反应与D轴，Q轴
合成磁势分解为两个方向的作用，
一个垂直与主磁极，称之为交轴（Q轴）反应，可以对负载轴产生
电磁转矩，相当与异步电机的转矩电流。

一个平行于主磁极，