2023SIEMENS郴州西門子S7-200模塊代理商

時(shí)間：2023-04-13作者：潯之漫智控技術(shù)（上海）有限公司瀏覽：50

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交流伺服系統(tǒng)中有關(guān)各種新型控制算法不斷涌現(xiàn)，如自適應(yīng)控制、磁場(chǎng)定向控制、直接轉(zhuǎn)矩控制及智能控制燈，這些算法的出現(xiàn)使得交流伺服系統(tǒng)原理較加復(fù)雜。本節(jié)將深入淺出講解交流伺服系統(tǒng)的基本控制原理以及伺服單元基本控制方式，并闡述功率放大單元的逆變環(huán)節(jié)、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)原理。最后介紹及偵查原理。

如圖4-26所示，速度控制器比較速度指令和速度反饋信號(hào)，并輸出電流指令信號(hào)，該信號(hào)表征電流幅值。但由于電動(dòng)機(jī)是交流電動(dòng)機(jī)，要求在其定子繞組中通入交流電流，因此必須將速度控制器輸出的直流信號(hào)指令交流化。位置器輸出的磁較位置信號(hào)在乘法器中與直流電流指令值相乘，輸出端就獲得了交流電流指令值。交流電流指令值與電流反饋信號(hào)相比較后，差值送入電流控制器。電流控制器輸出一定頻率和幅值的電流信號(hào)，并用來對(duì)電流脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制，最后將調(diào)制后的脈寬信號(hào)作為逆變器的輸入，逆變器輸出一個(gè)波形與交流電流指令相似但幅值要高得多的正弦電流，該正弦電流與永磁體相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，推動(dòng)交流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。







圖4-26 交流伺服控制框圖

一、伺服控制單元基本原理

交流伺服控制器主要由速度控制器、電流控制器和PWM生成電路組成?？刂品绞缴辖涣魉欧刂朴妹}沖串和方向信號(hào)實(shí)現(xiàn)。交流伺服控制系統(tǒng)有三種控制方式速度控制、轉(zhuǎn)矩控制和位置控制。

1. 速度控制

速度控制方式主要以模擬量來控制。如果對(duì)位置和速度有一定的精度要求，用速度或位置模式較好如果上位控制器有比較好的閉環(huán)控制功能，則可選用速度控制。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的類型，調(diào)速控制系統(tǒng)也分不同類型，如異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速和同步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速分為籠型異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速和PWM型變頻調(diào)速。下面以PWM型變頻調(diào)速為例來詳細(xì)說明交流伺服控制原理。

圖4-27給出了PWM調(diào)速系統(tǒng)示意圖，主電路由不可控整流器UR、平波電容器C 和逆變器UI構(gòu)成。逆變器輸入為固定不變的直流電壓Ua，通過調(diào)節(jié)逆變器輸出電壓的脈沖寬度和頻率來實(shí)現(xiàn)調(diào)壓和調(diào)頻，同時(shí)減小三相電流波形畸變的輸出。這種形式主電路特點(diǎn)如下：

① 由于主要電路只有一個(gè)功率控制級(jí)UI，因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

② 由于使用了不可控整流橋，因而電網(wǎng)功率因數(shù)跟逆變器的輸出大小無關(guān)。

③ 逆變器在調(diào)頻時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，與中間直流環(huán)節(jié)的元件參數(shù)無關(guān)，從而加快了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。實(shí)際的變頻調(diào)速系統(tǒng)一般都需要加上完善的保護(hù)以確保系統(tǒng)安全運(yùn)行。







圖4-27 PWM調(diào)速系統(tǒng)示意圖

2. 位置控制

在有上位控制裝置的外環(huán)PID控制時(shí)速度模式也可以進(jìn)行定位，但必須把電動(dòng)機(jī)的位置信號(hào)或直接負(fù)載的位置信號(hào)給上位反饋以做運(yùn)算用。位置模式也支持直接負(fù)載外環(huán)位置信號(hào)，電動(dòng)機(jī)軸端的編碼器只電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。由于位置模式對(duì)速度和位置都有很嚴(yán)格的控制，因而其主要應(yīng)用于定位裝置，如數(shù)控機(jī)床、印刷機(jī)械等。

3. 轉(zhuǎn)矩控制

轉(zhuǎn)矩控制方式實(shí)際上就是通過外部模擬量的輸入或直接的地址賦值來設(shè)定電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩。例如10V對(duì)應(yīng)5N·m的話，當(dāng)外部模擬量設(shè)定為5V時(shí)，電動(dòng)機(jī)軸輸出為2.5N·m。如果電動(dòng)機(jī)軸負(fù)載**2.5N·m時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，外部負(fù)載等于2.5N·m時(shí)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，大于 2.5N·m 時(shí)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)(通常在有重力負(fù)載情況下產(chǎn)生)。可以通過即時(shí)改變模擬量的設(shè)定來改變?cè)O(shè)定力矩大小，也可通過通信方式改變對(duì)應(yīng)的地址的數(shù)值來實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)矩控制主要應(yīng)用在對(duì)材質(zhì)的受力有嚴(yán)格要求的纏繞和放卷的裝置中，例如繞線裝置或拉光纖設(shè)備。

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