(交流异步电机伺服控制技术的应用.docVIP

交流异步电机伺服控制技术的应用 摘 要 对交流异步电机实现伺服控制是电机控制技术的一大突破，交流异步伺服控制技术在几种控制技术中具有明显的优势，控制功能和精度已经达到了同步伺服的水平，在各行业自动控制领域，特别是中、大功率运动控制系统有很好的应用前景。采用滑差频率矢量控制原理、系统级芯片SOC 和“软伺服”技术的时光全数字化交流伺服控制器，可应用于需要对位置、速度、加速度和转矩进行控制的各种领域。 关键词 交流异步电机 伺服控制 应用 1 交流异步电动机伺服控制系统 1.1交流异步电动机 交流异步电动机是应用最广的驱动设备，占总动力负载的85 % 左右。三相交流异步 电机具有效率较高、结构简单、牢固耐用、经济可靠以及成本较低等优点，在工业、农业和国民经济的各个部门中，具有极其重要的地位。三相交流异步电动机是由流过定子线圈的电流产生旋转磁场而令转子转动，旋转磁场和转子转动之间的速度差称为转差。转子的感应电流与转差成比例关系。为保证旋转磁场与感应电流保持正交关系，需要进行AC矢量控制。但与直流电机和交流同步电机的励磁（或永久）磁场相比，对交流异步电机的控制难度要大得多。在调速性能和改善功率因数，尤其是高精度伺服控制方面，技术上一直未取得突破。 随着微电子、电力电子与计算机技术的发展，变频技术出现，变频器不需改变电机结 构，通过改变电机输入电压及频率，扩大了电机的调速范围。但变频技术满足不了“高、精、尖”产品对于工业控制技术的要求。自动控制技术要求对电机的输出参数如位置、速度、加速度、转矩进行控制，即伺服控制。 时光科技有限公司自主研发了具有完全知识产权的全数字化交流伺服控制技术，实现 了对三相交流异步电机的高精度伺服控制。对交流异步电机实现伺服控制是电机控制技术的一大突破，使得交流异步电机在发挥固有的优势的基础上，大大扩展了应用领域。 伺服系统又称为随动系统，它的基本功能就是按照指令要求实现对执行机构运动的控制，使系统的输出精确地跟随指令值变化。其特点是：宽的调速范围，转速、转向可控；线性的机械特性和调节特性；快速响应；无自转现象（零速锁定）。 1.2交流伺服控制系统 伺服控制器 伺服电动机组 指令 电流反馈 位置、速度反馈 伺服系统控制的方式有：位置控制、速度控制、转矩控制以及混合控制，即前三者之间的切换。近几年来，伺服控制的优势已经被广泛认识，交流伺服技术在各个领域得到广泛应用。 2 几种电机控制方式的比较 2.1控制方式比较 直流调速 交流变频 交流同步伺服 交流异步伺服 速度控制 范围受限、精度较低 范围小、精度低 范围大、精度高 范围大、精度高 位置控制 无 无 高精度 高精度 转矩控制 无 无 转矩可控制 转矩可控制 零速力矩锁定 无 无 有 有 恒转矩区 较大 小 大0—50Hz 大0—50Hz 恒功率区 受电机转速限制 较大50—400Hz 大50—500Hz 大50—500Hz 过载能力 较大 较小 大 大 电机结构 复杂 简单 较复杂 简单 电机功率范围 大 大 中、小 大 电机转动惯量 大 大 中、小 大 电机价格 高 低 较高 低 电机维修 需定期维修 无需特别维修 无法维修 无需特别维修 电机寿命 短 长 较短 长 控制器及电机 电流匹配即可 电流匹配即可 对应配套 电流匹配即可 检测反馈单元 无（高精度需测速机） 无 必需 必需 2.2变频和伺服控制输出曲线 从技术指标和控制功能看，直流调速因电机自身的原因属于淘汰技术。而变频调速和伺服控制不在一个技术层面上，变频调速是小范围、低精度的速度控制，且转矩输出特性较差，只能用于速度控制要求较低的场合。由于受到永磁材料和工艺的限制，同步伺服电机的功率范围在几十瓦到几十千瓦，且价格较高。而交流异步伺服可控制的电机功率基本没有限制，范围很大，且控制功能和精度已经达到了同步伺服的水平，在各行业自动控制领域，特别是中、大功率运动控制系统有很好的应用前景。 3 时光交流异步电机伺服控制器 3.1技术创新点 3.1.1采用滑差频率矢量控制原理对三相交流异步电机进行伺服控制。 3.1.2 系统级芯片SOC(System On a Chip) 技术。 时光科技自主研发的SOC芯片，在32位RISC体系微处理器上嵌入LSI Logic以及可编程数字I/O、RS-232、422/485通讯、D/