直流伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)技術(shù)ppt課件

1、T F s F r sin()srT Fs Fr fdTJTd tfdTJTd tfTaJTcTfdT JTdt sin()dTdFr Fsrssr2sr fdTJTdtsin()srTFs FreeKeRidtdiLUaaaaaaft adiuLi RedtdTJTdtTK ieKe0;0adidLJdtdtuafeteRTKK KuafeteRTKK Kaaaft adiuLi RedtdTJTdtTK ieKe1( )( )(1)(1)eaKsusTmSTeS2211( )( )( )1( )( )11eeamemetetKKsG sJLJRu sG s H sT T ST sssK K

2、K KteJRTmK KRLTe TmTe H橋雙極性橋雙極性PWM功放電路功放電路 diULdttUs改變 即可改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速當(dāng) 0.5時(shí)， 電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng) 0.5時(shí)， 電機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng) = 0.5時(shí)， 電機(jī)停止1asstUUUT電機(jī)兩端得到的平均電壓為 （ 0 1 ）式中 = t1 / T 為 PWM 波形的占空比第一象限運(yùn)行正向電動(dòng)）：在 0 t t1期間， Ug1 、 Ug4為正， T1 、 T4導(dǎo)通， Ug2 、 Ug3為零，T2 、 T3截止，電流 ia 沿回路1流通，電動(dòng)機(jī)M兩端電壓UAB = +Us ；在t1 t T期間， Ug1 、 Ug4為零， T1 、 T4截止， D2 、 D

3、3續(xù)流， 并鉗位使T2 、 T3保持截止，電流 ia 沿回路2流通，電動(dòng)機(jī)M兩端電壓UAB = Us ；Us第二象限運(yùn)行正向制動(dòng)）：如電機(jī)工作在第一象限時(shí)突然發(fā)出減速指令，則電機(jī)進(jìn)入第二象限運(yùn)行。此時(shí)， Ug1 、 Ug4的占空比減小，使得加到電樞兩端的平均電壓減小。由于電機(jī)轉(zhuǎn)速不能突變，造成eua的情況，從而使電流反向流動(dòng)，產(chǎn)生制動(dòng)力矩。在 0 t t1期間， D 、 D1 導(dǎo)通續(xù)流，電流 ia 沿回路4流通，在t1 t T期間， T3 、 T2導(dǎo)通， 電流 ia 沿回路3流通；Us第三象限運(yùn)行反向電動(dòng)）：在 0 t t1 期間， Ug2 、 Ug3為零，T2 、 T3截止， D1 、 D4

4、 續(xù)流，并鉗位使 T1 、 T4截止，電流 id 沿回路4流通，電動(dòng)機(jī)M兩端電壓UAB = +Us ；在t1 t T 期間， Ug2 、 Ug3 為正， T2 、 T3導(dǎo)通， Ug1 、 Ug4為負(fù)，使T1 、 T4保持截止，電流 id 沿回路3流通，電動(dòng)機(jī)M兩端電壓UAB = Us ；雙極性雙極性PWM功放電路特點(diǎn)功放電路特點(diǎn) 因功放管工作在開(kāi)關(guān)方式，放大器效率高。 能實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)四象限運(yùn)行。 “動(dòng)力潤(rùn)滑作用可一定程度上減小負(fù)載摩擦造成的死區(qū)的影響。 可在單電源下工作。 對(duì)周邊電路有較強(qiáng)的電磁干擾.故 障 信 號(hào)0D5IC6IC14u23uPW Mutucu三 角 波 發(fā) 生 器CMSu1D

5、3D2D4D3T4T1T2T4gu3gu2gu1guuAB1243有兩種情況使電機(jī)運(yùn)動(dòng)在制動(dòng)狀態(tài)有兩種情況使電機(jī)運(yùn)動(dòng)在制動(dòng)狀態(tài)1電機(jī)處于減速狀態(tài)時(shí)：電機(jī)的速度下降是電樞電壓減小的結(jié)果。但是當(dāng)電壓突然變小時(shí)，電機(jī)的慣量使其速度不能突變，也即反電勢(shì)e不能突變。這將出現(xiàn)Uae的情形，使電流反向流動(dòng)從而產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。2電機(jī)具有垂直性負(fù)載且負(fù)載向下運(yùn)動(dòng)時(shí)：這時(shí)伺服電機(jī)必須產(chǎn)生與運(yùn)動(dòng)方向相反的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩平衡重物下落產(chǎn)生的重力矩。在制動(dòng)狀態(tài)下，電機(jī)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的動(dòng)能和重物下落時(shí)產(chǎn)生的勢(shì)能轉(zhuǎn)換為電能以電流的形式回饋到供電電源。這種制動(dòng)方式常稱為再生制動(dòng)。附：泵升電壓數(shù)值可借助于能量守恒定律近似估算附：泵升電壓

6、數(shù)值可借助于能量守恒定律近似估算 知：濾波電容中儲(chǔ)存的電能為 焦耳 電機(jī)旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能為 焦耳 重物下落的勢(shì)能為 焦耳 若用下標(biāo)“1和“2分別表示能量回饋前、后各量的值。則由能量守恒定律，有即 212cEcu212JEJmEmgh111222cJmCJmEEEEEE222211122211112222cujmghcuJmgh 解此式，可得能量回饋后電容上的電壓為 在上面的計(jì)算中 C濾波電容的數(shù)值 單位為F； J負(fù)載及電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 單位為kgm2； m負(fù)載的質(zhì)量 單位為Kg； 電機(jī)角速度 單位為rad/s； h重物負(fù)載的高度 單位為m; g重力加速度常數(shù) 單位9.81m/s2; u電容上電壓

7、單位V。 上面的計(jì)算中忽略了電機(jī)中消耗的電能及一些摩擦產(chǎn)生的熱能，這些損耗相對(duì)來(lái)說(shuō)比較小。2221221122()()mg hhJuuCc 例4-1一直流伺服電機(jī)采用PWM橋式功放電路驅(qū)動(dòng)，功放電路中濾波電容C=5000 ，電容上的電壓在能量回饋前為100V，電機(jī)及其負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 。負(fù)載做非垂直性運(yùn)動(dòng)，求當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?000rpm降至零速時(shí)，C上的電壓升高至多少？ 解：3000rpm=3000 rad/s =314 rad/s 本例中，若電機(jī)及其負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增加一倍，即,則可以算出u2=298V，可見(jiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)泵升電壓的影響是較大的。322 10JKgmF3222221162 10(0)1

8、00314222 5000 10JuuVC2602321112 10314221972()0.05JddJEPWtt KP電流控制器增益；KpA功率放大器電壓放大倍數(shù)；KL濾波器增益；TL濾波器時(shí)間常數(shù)。 Us 電網(wǎng)電壓波動(dòng)引起的繞組電壓變化KPKPWMRfia-Us11eT S LKiu-1/R( )( )1PPWMfLeKKRKG s H sT s( )( )( )1( )( )1iaiii sKG su sG s H sT s1ifLKRK1eipPWMfLTTKKRKaiiiK uieTTKPKPWMRfia-Us11eTS LKiu-1/R/asiuR /R1saPPWMLfuiKKKRC1=0；R3/R1=KvpK(