伺服电机和伺服驱动器利用介绍.pdf

伺服电机和伺服驱动器的使用介绍 一、伺服电机• 伺服驱动器的控制原理 伺服电机和伺服驱动器是一个有机的整体，伺服电动机的运行性能是电动机及其 驱动器二者配合所反映的综合效果。 1、永磁式同步伺服电动机的基本结构 图1为一台8极的永磁式同步伺服电动机结构截面图，其定子为硅钢片叠成的铁芯 和三相绕组，转子是由高矫顽力稀土磁性材料（例如钕铁錋 ）制成的磁极。为了检测 转子磁极的位置，在电动机非负载端的端盖外面还安装上光电编码器。驱动器根据反 馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度 （线数）。 图1 永磁式同步伺服电动机的结构 图2 所示为一个两极的永磁式同步电机工作示意图，当定子绕组通上交流电源后， 就产生一旋转磁场，在图中以一对旋转磁极N、S表示。当定子磁场以同步速n 逆时针方 1 向旋转时，根据异性相吸的原理，定子旋转磁极就吸引转子磁极，带动转子一起旋转， 转子的旋转速度与定子磁场的旋转速度（同步转速n ）相等。当电机转子上的负载转矩 1 增大时，定、转子磁极轴线间的夹角 θ就相应增大，导致穿过各定子绕组平面法线方 向的磁通量减少，定子绕组感应电动势随之减小，而使定子电流增大，直到恢复电源 电压与定子绕组感应电动势的平衡。这时电磁转矩也相应增大，最后达到新的稳定状 态，定、转子磁极轴线间的夹角 θ称为功率角。虽然夹角 θ会随负载的变化而改变， 但只要负载不超过某一极限，转子就始终跟着定子旋转磁场以同步转速n 转动，即转 1 子的转速为： （1-1） 图 2 永磁同步电动机的工作原理 电磁转矩与定子电流大小的关系并不是一个线性关系。事实上，只有定子旋转磁 极对转子磁极的切向吸力才能产生带动转子旋转的电磁力矩。因此，可把定子电流所 产生的磁势分解为两个方向的分量，沿着转子磁极方向的为直轴（或称d轴）分量，与 转子磁极方向正交的为交轴（或称q轴）分量。显然，只有q轴分量才能产生电磁转矩。 由此可见，不能简单地通过调节定子电流来控制电磁转矩，而是要根据定、转子 磁极轴线间的夹角θ确定定子电流磁势的q轴和d轴分量的方向和幅值，进而分别对q 轴分量和d轴分量加以控制，才能实现电磁转矩的控制。这种按励磁磁场方向对定子电 流磁势定向再行控制的方法称为“磁场定向”的矢量控制。 2、位置控制模式下的伺服系统是一个三闭环控制系统，两个内环分别是电流环和 速度环。 图 3 • 稳态误差接近为零； • 动态：在偏差信号作用下驱动电机加速或减速。 二、松下MINAS A5系列AC伺服电机•驱动器的接线和参数设置简介 AC 伺服电机和驱动器MINAS A5 系列对原来的A4 系列进行了性能升级，设定和调 整极其简单；所配套的电机，采用 20 位增量式编码器，且实现了低齿槽转矩化；提 高了在低刚性机器上的稳定性，及可在高刚性机器上进行高速高精度运转，可应对各 种机器的使用。 1、驱动器和伺服电机型号的定义 ·驱动器 图 4 ·伺服