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方波电流型直流无刷电动机交流伺服系统结构和

来源:艾特贸易2017-06-05

简介方波电流型直流无刷电动机交流伺服系统的结构框图如图 4-14 所示。图中 PE 为光电编码器,用以检测速度和磁极位置。编码器检测部分输出与磁极位置相对应的脉冲信号 UU 、 U 、 Uv 、

    方波电流型直流无刷电动机交流伺服系统的结构框图如图4-14所示。图中PE为光电编码器,用以检测速度和磁极位置。编码器检测部分输出与磁极位置相对应的脉冲信号UUUUvvUww,它们之间的相位关系如图4-15所示。由图可见,信号UUUvUw之间相位差为120°。

    驱动直流无刷伺服电动机的逆变器是由功率晶体管组成的全波桥式电路,逆变器供电给采用星形连接的电动机定子绕组,如图4-16所示。逆变器中的晶体管由基极驱动电路控制导通,如果导通的顺序为V1V2V3,…,V6,每只晶体管导通持续120°,则电动机定子电流iAxiBxiCx也为相隔120°的矩形波,任何时候电动机只有两相绕组通电。转子转动一周,定子电流有六种不同状态,与其对应,定子磁场也有六种不同的空间位置。转子磁极位置检测控制了定子电流处于何种状态,因为三相电流在该时的组合形成了定子在空间的合成磁通,因此对于转子在空间的某个位置必定有两个定子绕组通电。根据事先设计好的元件导通顺序,使定子磁通矢量和转子磁通实现正交,从而使电动机转子按顺时针方向转动。

直流无刷电动机交流伺服系统框图

    4-14    直流无刷电动机交流伺服系统框图

磁极位置信号的相位关系

    4-15    磁极位置信号的相位关系

    2.多路乘法器

    4-14中的多路乘法器是将转子磁极位置信号转换成电流指令相位的一种调制电路,可以认为它是一种电动机旋转坐标变换器。它是直流无刷电动机伺服系统实现自控式变频的关键部件。装在电动机转子轴上的光电编码器输出两组脉冲,一组是互差120°的三相脉冲,即UUUUVvUww,如图4-15所示,它代表转子磁极的实际位置;另一组是相互正交(相位差90°)的电流脉冲信号。通过逻辑运算得出基准定子电流的相位信号,使定子合成磁通始终保持在60°~120°范围,从平均意义看二者实现正交。

逆变器与电动机定子连接

    4-16    逆变器与电动机定子连接

    3.速度检测回路

    为了检测伺服电动机转子的转速,通常采用测速发电机;也可以用位置检测器测出的信号脉冲数量,通过V/f变换器变换成模拟反馈信号来检测。

    在直流无刷电动机系统中,一般用交流测速发电机测速.用霍尔元件检测转子位置。也可用一个混合式光电编码器(带磁极定位功能)同时测量速度和定位。