直流伺服电机哈尔滨石油学院.ppt

反应式：转子为径向均分小齿的硅钢片，由被激磁的 定子绕组产生反应力矩； 有较高的力矩转动惯量比，步进频率较高，频率响应快，结构简单； 但消耗功率大，断电时无定位转矩。 永磁式：转子为一对或多对极的星形磁钢； 断电时有定位转矩，消耗功率小； 步距角较大，启动和运行频率较低。 混合式：反应式和永磁式的结合； 兼有反应式和永磁式的优点：步距角小，启动和运行频效率高，消耗率功小，断时有定位转矩，不能自由转动； 但制造工艺较复杂。 4.2.5 功率放大电路 步进脉冲须经过功率放大才能驱动步进电机。 电机绕组是电感，流经其中的电流不能突变，产生延时，影响电机性能；且截止时会产生很高的反相电动势，威胁功率器件的安全。 对驱动电路的要求： 能够提供快速升降的电流，电流波形尽量接近方波； 截止期间，具有快速放电回路，降低相绕组两端的反相电动势，加快电流衰减； 功耗低，效率高。 功率放大驱动部件：以功率晶体管等开关器件为核心的功率放大电路。 单电压驱动电路 高低压驱动电路 可结合具体电路分析特点 斩波恒流驱动电路 细分驱动电路 功放电路中，都是使晶体功率管或场效应晶体管工作于开关状态，不仅提高效率，并可提高步进电机的工作频率、转矩，减少噪声。 C N C 主要内容 第四章 伺服驱动系统 东北石油大学华瑞学院 韩彦勇 Email：hyyszx11@126.com 2010.9 内容分析 教学目标： 掌握步进电机及其驱动控制、直流伺服电机及其速度控制； 了解交流电机变频调速、矢量控制的原理； 了解位置伺服控制的原理与类型； 主要内容 4.1 概述 位置控制单元 速度控制 单元 电流控制 单元 功放驱动 工作台 电流反馈 速度反馈 位置反馈 M G 闭环进给伺服系统组成 主要内容 4.1 概述 数控机床对进给伺服系统的要求？ 高精度（输出量能复现输入量的精确程度） 稳定性好（抗干扰能力） 响应速度快（系统跟踪精度） 电机调速范围宽（最高转速和最低转速比） 低速大转矩（便于直接驱动） 可靠性高(对环境的适应性) 主要内容 4.1 概述 伺服系统的分类: 按控制原理和有无检测反馈装置：开环、半闭环、闭环 按被控对象：进给驱动、主轴驱动； 按使用的执行元件：电液、电气伺服（步进、直流、交流、直线电机）； 按反馈比较控制方式分类：脉冲—数字比较伺服系统，相位比较伺服系统 ，幅值比较伺服系统，全数字伺服系统 4.1 概述 机械执行部件 A相、B相 C相、… f、n CNC 插补指令 脉冲频率f 脉冲个数n 换算 脉冲环形分配变换 功率放大 开环数控系统 主要内容 4.1 概述 位置控制调节器 速度控制 调节与驱动 检测与反馈单元 位置控制单元 速度控制单元 + + - - 电机 机械执行部件 CNC插补 指令 实际位置反馈 实际速度反馈 半闭环数控系统 4.1 概述 主要内容 位置控制调节器 速度控制 调节与驱动 检测与反馈 单元 位置控制单元 速度控制单元 + + - - 机械执行部件 CNC插补 指令 实际位置反馈 实际速度反馈 闭环数控系统 4.1 概述 伺服电机是速度和轨迹控制的执行元件。 数控机床中常用伺服电机？各自特点？ 直流伺服电机（良好的调速性能） 交流伺服电机（调速性能接近直流，成为目前数控应用的主流产品） 步进电机（适于中低速、轻载、负荷较稳定） 直线电机（高速、高精度） 主要内容 “步进电机及其驱动教学目标： 步进驱动的特点； 步进电机的原理； 主要性能参数； 驱动控制：环形分配器，功放电路。 4.2 步进电机及其驱动控制系统 主要内容 步进电机是一种脉冲控制的执行元件，可将输入脉冲转换为机械角位移。每给步进电机输入一个脉冲，其转轴就转过一个角度，称为步距角。 脉冲数量----位移量； 脉冲频率----电机转速； 各相的通电顺序----方向。 4.2 步进电机及其驱动控制系统 步进驱动的特点： 主要内容 4.2 步进电机及其驱动控制系统 优点：结构简单，价格便宜，工作可靠； 缺点： 容易失步（尤其在高速、大负载时），影响定位精度； 在低速时容易产生振动； 细分技术的应用，明显提高了定位精度，降低了低速振动。 应用：要求一般的开环伺服驱动系统，如经济型数控机床的进给驱动。 4.2 步进电机及其驱动控制系统 按电磁吸引原理工作（以反应式步进电机为例） B A C C B A 3 4 1 2 A 相通电使转子1、3齿和 AA 对齐 B A C C B A 3 4 1 2 B B A C C A B 相通电，转子2、4齿和B相轴线对齐 C 相通电，转子1、3齿和C 相轴线对齐 3 4 1 2 主要内容 4.2 步进电机及其驱动控制系统 步进电机的工作方