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方波電流型BDCM(無刷直流電動機)交流伺服系統舉例

提示:

本文將以硬件控制為基礎,介紹AC交流伺服系統的典型實例,使讀者對AC私服系統有一個整體的認識。 圖9-5 BDCM交流伺服系統框圖1.系統結構和工作原理 方波電流型BDCM交流伺服系統的結構框圖如圖9-5所示。圖中PE為光電編碼器,用以檢測速度和磁極位置。編碼器檢測部分輸出與磁極位置相對應的脈沖信號Uu、u、Uv、v、Uw、w,它

    本文將以硬件控制為基礎,介紹AC交流伺服系統的典型實例,使讀者對AC私服系統有一個整體的認識。

BDCM交流伺服系統框圖

    9-5    BDCM交流伺服系統框圖

    1.系統結構和工作原理

    方波電流型BDCM交流伺服系統的結構框圖如圖9-5所示。圖中PE為光電編碼器,用以檢測速度和磁極位置。編碼器檢測部分輸出與磁極位置相對應的脈沖信號UuuUvvUww,它們之間的相位關系如圖9-6所示。由圖可見,信號UuUvUw之間相位差為120°。

磁極位置信號的相位關系

    9-6    磁極位置信號的相位關系

    驅動無刷直流伺服電動機的逆變器和一般通用變頻器相似,是由功率晶體管組成全波橋式電路,逆變器供電給Y接法的電動機定子繞組,如圖9-7所示。逆變器中的晶體管由基極驅動電路控制導通,如果導通的順序為V1V2V3,…,V6,每只晶體管導通持續120°,則電動機定子電流iAxiByiCz亦為相隔120°的矩形波,如圖9-8所示。由圖可見,任何時候電動機只有兩相繞組通電。轉子轉動一周,定子電流有6種不同狀態,即

    -iAx+iBy

    -iAx+iCz

    -iBy+iCz

    iAx-iBy

    iAx-iCz

    iBy-iCz

逆變器與電動機定子連接

    9-7    逆變器與電動機定子連接

電動機定子電流波形和元件導通順序

    9-8    電動機定子電流波形和元件導通順序

    與定子電流的6種不同組合狀態相對應,定子磁場也對應為6種不同的空間位置,如圖9-9所示。定子在空間的合成磁通是由三相電流在該時的組合而形成的,但定子電流處于何種狀態(6種狀態之一)是受轉子磁極位置檢測來控制的。因而對于轉子在空間的某位置,必定有兩個定子繞組通電。在圖9-9中,假設定子磁通處于狀態②,即-iAx+iCz,由于要求定子磁通矢量和轉子磁通應實現正交,則轉子磁通應處于圖中OC方向,二者夾角為90°。轉子磁極受力推動轉至Od位置,這時根據磁極位置檢測信號并做出邏輯判斷后,按圖9-8所示的導通順序,切斷-iAx,接通-iBy,使定子磁通處于③狀態。依此類推,電動機轉子按①②③④⑤⑥狀態順時針方向轉動。

    2多路乘法器

    9-5中的多路乘法器是將轉子磁極位置信號轉換成電流指令相位的一種調制電路,可以認為它是一種電動機旋轉坐標變換器。它是直流無刷電動機伺服系統實現自控式變頻的關鍵部件。

    裝在電動機轉子軸上的光電編碼器輸出兩組脈沖。一組是互差120°的三相脈沖,即UuuUvvUww,如圖9-6所示,它代表轉子磁極的實際位置;另一組是相互正交(相位差90°)ABZ脈沖信號,即如圖9-8的電流脈沖。通過邏輯運算得出基準定子電流的相位信號,使定子合成磁通與轉子磁極磁通始終保持在60°~120°范圍,從平均意義看二者實現正交。

定子和轉子磁通在空間位置

    9-9    定子和轉子磁通在空間位置

    3速度檢測回路

    為了檢測伺服電動機轉子的轉速,通常采用測速發電機,也可以用位置檢測器測出的信號脈沖數量,通過F/U變換器變換成模擬反饋信號。

    BDCM系統中,一般用交流測速發電機測速,用霍爾元件檢測轉子位置。也可用一個混合式光電編碼器(帶磁極定位功能)同時測量速度和定位。

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(責任編輯: 艾特貿易網 )

  • 本文關鍵字:電動機 

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