交流伺服电机矢量控制原理

2019-05-23 admin 8

交流伺服电机矢量控制原理

2019年05月05日 09:51:09   关键词:伺服电机

  1.交流感应伺服电机的矢量操控

  矢量操控理论最先是在1971年由德国学者F.Blachke提出的。在伺服体系中,直流伺服电机能取得优秀的动态与静态功能,其底子原因是被操控只要电机磁通Ф和电枢电流Ia,且这两个量是独立的。此外,电磁转矩(Tm=KT Ф Ia)与磁通Ф和电枢电流Ia别离成正比联系。因而,操控简略,功能为线性。假如能够模拟直流电机,求出交流电机与之对应的磁场与电枢电流,别离而独立地加以操控,就会使交流电机具有与直流电机近似的优秀特性。为此,必须将三相交变量(矢量)转化为与之等效的直流量(标量),树立起交流电机的等效模型,然后按直流电机的操控办法对其进行操控。

  下图所示三相异步交流电机在空间上发生一个角速度为ω0的旋转磁场Φ。假如用图b中的两套空间相差900的绕组α和β来替代,并通以两相在时刻上相差900的交流电流,使其也发生角速度为ω0的旋转磁场Φ,则能够以为图a和图b中的两套绕组是等效的。若给图c所示模型上两个相互笔直绕组d 和 q,别离通以直流电流id 和iq ,则将发生方位固定的磁场Φ,假如再使绕组以角速度ω0旋转,则所树立的磁场也是旋转磁场,其幅值和转速也与图a相同。

  三相A、B、C体系改换到两相α、β体系

  这种改换是将三相交流电机变为等效的二相交流电机。上图a所示的三相异步电机的定子三相绕组,互相相差1200空间视点,当通以三相平衡交流电流 iA, iB, iC 时,在定子上发生以同步角速度ω0旋转的磁场矢量Φ。三相绕组的效果,完全能够用在空间上相互笔直的两个停止的α、β绕组替代,并通以两相在时刻上相差900的交流平衡电流 iα 和 iβ ,使其发生的旋转磁场的幅值和角速度也别离Φ和ω0,则能够以为上图a、b中的两套绕组是等效的。

  使用三相/二相的数学改换公式,将其化为二相交流绕组的等效交流磁场。则发生的空间旋转磁场与三相A、B、C绕组发生的旋转磁场共同。令三相绕组中的A相绕组的轴线与α坐标轴重合,其磁势为

  依照磁势与电流成正比联系,可求得对应的电流值iα 和 iβ 。

  除磁势的改换外,改换中用到的其它物理量,只要是三相平衡量与二相平衡量,则转化方式相同。这样就将三相电机转化为二相电机。

  矢量旋转改换

  将三相电机转化为二相电机后,还需将二相交流电机改换为等效的直流电机。若设d为激磁绕组,通以激磁电id,q为电枢绕组,通以电枢电流iq ,则发生固定起伏的磁场Φ,在定子上以角速度ω0旋转。这样就可看成是直流电机了。将二相交流电机转化为直流电机的改换,实质便是矢量向标量的转化,是停止的直角坐标系向旋转的直角坐标系之间的转化。这儿,便是把iα 和 iβ 转化为 id 和 iq ,转化条件是确保组成磁场不变。iα 和 iβ的组成矢量是 i1,将其在Φ方向及笔直方向投影,即可求得id 和 iq 。 id 和 iq 在空间以角速度ω0旋转。转化公式为

  直角坐标与极坐标的改换

  矢量操控中,还要用到直角坐标系与极坐标系的改换。由id和iq求i1,其公式为

  选用矢量改换的感应电机具有和直流电机相同的操控特点,并且结构简略、可靠,电机容量不受约束,与平等直流电机比较机械惯量小。

  选用矢量改换的感应电机具有和直流电机相同的操控特点,并且结构简略、可靠,电机容量不受约束,与平等直流电机比较机械惯量小。

  2. 交流同步电机的矢量操控

  基本原理

  直流电机中,无论转子在什么方位,转子电流所发生的电枢磁动势总是和定子磁极发生的磁场成90°电视点。因而它的转矩与电枢电流成简略的正比联系。交流永磁同步电机的定子有三相绕组,转子为永久磁铁构成的磁极,同轴连接着转子方位编码器检测转子磁极相对于定子各绕组的相对方位。该方位与转子视点的正弦函数联系联系在一起。方位编码器和电子电路结合,使得三相绕组中流过的电流和转子方位转角成正弦函数联系,互相相差120°电视点。三相电流组成的旋转磁动势在空间的方向总是和转子磁场成90°电视点(超前),发生最大转矩,假如能树立永久磁铁磁场、电枢磁动势及转矩的联系,在调速过程中,用操控电流来实现转矩的操控,这便是矢量操控的意图。