交流電動機(jī)驅(qū)動及其控制PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1交流電動機(jī)驅(qū)動及其控制交流電動機(jī)驅(qū)動及其控制交流伺服電機(jī)采用了全封閉無刷結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境，不需要定期檢查和維修。其定子省去了鑄件殼體，結(jié)構(gòu)緊湊、外形小、重量輕(只有同類直流電機(jī)的7590)。定子鐵芯較一般電機(jī)開槽多且深，繞組繞在定子鐵芯上，絕緣可靠，磁場均勻。可對定子鐵芯直接冷卻，散熱效果好，因而傳給機(jī)械部分的熱量小，提高了整個系統(tǒng)的可靠性。轉(zhuǎn)子采用具有第1頁/共28頁發(fā)展歷史沒有直流伺服系統(tǒng)早，在過去較長的一段時(shí)間遠(yuǎn)沒有直流伺服系統(tǒng)應(yīng)用廣泛。隨著電子學(xué)和電子技術(shù)的發(fā)展，特別是集成電路和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，交流伺服的發(fā)展極為迅速，已進(jìn)入與直流伺服相媲美、相競爭的時(shí)代，并有取而

2、代之的趨勢。第2頁/共28頁)1(60spfn00nnns 式中，f定子電源頻率，s轉(zhuǎn)差率；p極對數(shù)，n0同步轉(zhuǎn)速。 根據(jù)上式，可得到不同的交流電機(jī)調(diào)速的方法： (1)轉(zhuǎn)子繞組串聯(lián)電阻改變轉(zhuǎn)差率，這種方法調(diào)速機(jī)械特性很軟，低速運(yùn)行時(shí)電阻損耗很大。第3頁/共28頁器調(diào)速裝置器調(diào)速裝置(VFD)。目前高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)大都采用變頻調(diào)速方法來改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。為了保持在調(diào)速時(shí)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩不變，需要維持磁通恒定，這時(shí)就需要定子供電電壓做相應(yīng)調(diào)節(jié)。因此，對交流電機(jī)供電的變頻器一般都要求兼有調(diào)頻調(diào)壓兩種功能。第4頁/共28頁路，但它的作用與整流器相反，它是將直流電變換調(diào)制為可調(diào)頻率的交流電，是變頻器的主要

3、組成部分。中間濾波環(huán)節(jié)中間濾波環(huán)節(jié)由電容器、電抗器組成，它的作用是對整流后的電壓或電流進(jìn)行濾波。第5頁/共28頁負(fù)載整 流逆 變圖5-36 交直交變頻電路結(jié)構(gòu)圖(a)第6頁/共28頁圖5-36 交直交變頻電路結(jié)構(gòu)圖(b)第7頁/共28頁V0R0M3圖5-36 交直交變頻電路結(jié)構(gòu)圖(c)第8頁/共28頁基極驅(qū)動信號在電路中一般常以載頻信號uc與參考信號ur相比較產(chǎn)生，這里uc采用單極性等腰三角形波形，而ur采用直流電壓。在uc和ur波形相交處發(fā)出調(diào)制信號，部分脈沖調(diào)制波形如圖5-38所示，那是經(jīng)過三相對稱倒相后a、b兩點(diǎn)的相位波形， uoo和相電壓uao的脈沖列波形。第9頁/共28頁圖5-37

4、三相橋式逆變器的原理電路圖(a)第10頁/共28頁圖5-37 三相橋式逆變器的原理電路圖(b)調(diào) 制電 路信 號 波載 波urucUdV1V2VD1VD2RLuoVD3VD4V3V4第11頁/共28頁圖5-38第12頁/共28頁輸出的電壓波形每半個周期出現(xiàn)6個等寬、等距脈沖，中間2個脈幅高(等于2U/3)，兩邊4個脈幅低(等于U/3)，正負(fù)半周對稱。從波形圖可以清楚地看出：當(dāng)三角形波幅值一定，改變參考直流信號ur的大小，輸出脈沖的寬度即隨之改變，從而改變輸出的交流電壓大小。當(dāng)改變載頻三角波的頻率而保持每周輸出脈沖數(shù)不變時(shí)，就可以第13頁/共28頁如圖5-39所示，為單相單極性SPWM控制方式原

5、理圖。正弦波參考信號ur（也稱調(diào)制信號）的正半周由三角波uc （也稱載波信號）劃分為K份，每一份的正弦曲線與橫軸所包圍的面積都用一個與此面積相等的第14頁/共28頁地改變逆變器輸出電壓基波的頻率或幅值。如圖5-40所示，為單相雙極性SPWM控制方式原理圖。在PWM型逆變電路中，使用最多的是圖5-41所示的三相橋式逆變電路，其控制方式一般都采用雙極性方式。第15頁/共28頁圖5-39 單相單極性SPWM控制方式原理uucurttuofuouoOOUd第16頁/共28頁圖5-40 單相雙極性PWM控制方式原理ucuruttuoUdOOUduofuo第17頁/共28頁調(diào) 制電 路urUV1V4VD1

6、VD2NCC2dU2dUUV3V6VD3VD4VV2VD5VD2WurVurWuc(a)V5圖5-41 三相SPWM逆變電路圖(a)第18頁/共28頁圖5-41 三相SPWM逆變電路波形圖(b)NUuuOt2dUO2dU UduU NOOUduU VONWu2dU2dU2dUNV uttttt32dU3dU(b)O2dU第19頁/共28頁工作能力來保證它在伺服控制中應(yīng)用。目前常按電機(jī)類型將交流伺服系統(tǒng)分為兩大類：一類是同步型交流伺服系統(tǒng)(SM)，另一類是異步型交流伺服系統(tǒng)(IM)。絕大多數(shù)用于機(jī)床數(shù)控進(jìn)給驅(qū)動控制、工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動控制和其他第20頁/共28頁殊設(shè)計(jì)，同軸安裝有轉(zhuǎn)子位置傳感器、速度傳感器，根據(jù)需要還可以安裝安全制動器和強(qiáng)迫冷卻的風(fēng)機(jī)等。永磁交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)按照其工作原理、驅(qū)動電流波形和控制方式的不同，又可分為兩種伺服系統(tǒng)；矩形波電流驅(qū)動的永磁交流伺服系統(tǒng)和正弦波驅(qū)動的永磁交流伺服系統(tǒng)。其原理分別如圖5-42和5-43所示。第