沈职院电气控制第四章教案.pptVIP

控制电机及其驱动控制 步进电动机及其驱动控制 直流伺服电动机及其驱动控制 交流伺服电动机及其驱动控制 按A?B ?C ?A ? ……的顺序给三相绕组轮流通电，转子便一步一步转动起来。每一拍转过30°(步距角)，每个通电循环周期(3拍)转过90°(一个齿距角)。 若有一台三相反应式步进电机（如下图所示），其步距角为3°/1.5°。试问： 电机转子的齿数为多少？ 写出三相六拍运行方式的通电顺序。 测得运行频率为1200Hz时，通电方式三拍、六拍 时其转速分别为多少？ 一台三相六拍运行的步进电机，转子齿数Z＝48，测得脉冲频率为600Hz，求： ① 通电顺序； ② 步距角和转速。 环形分配器是将数控系统送来的一串指令脉冲按一定规律加到功率放大器上，按步进电动机所要求的通电顺序分配给步进电动机的驱动电源的各相绕组输入端，实现步进电动机的运行及换向。 当步进电动机在一个方向上连续运行时，其各相通、断的脉冲分配是一个循环，所以称为环形分配器。 特点：输出周期性，可逆的。 4.2 直流伺服电动机及其驱动控制 在伺服系统中常用大功率直流伺服电动机，如小惯量直流伺服电动机 和宽调速直流伺服电动机等.宽调速直流伺服电动机是用提高转矩的方法来改善其动态性 能的，因而在闭环伺服系统中广泛应用。 宽调速直流伺服电动机的励磁方式分为电磁式和永磁式两种。 永磁式直流伺服电动机也可分为小惯量与大惯量两类。 直流电动机的缺点是需要电刷，因此限制了电动机转速的提高，且维护工作量大。 4.2 直流伺服电动机及其驱动控制 一、工作原理 二、直流电机的基本结构 三、直流伺服电动机的速度控制 例如：他励直流伺服电动机电枢回路的电动势平衡方程为： 感应电动势为： 由以上两个方程可得电动机转速为： 式中 n ——电动机转速，r/min; Ua ——电动机电枢回路外加电压，V; Ra ——电枢回路电阻，Ω; Ia ——电枢回路电流，A; Ce ——反电动势系数; Φ ——气隙磁通量，Wb; Ke ——反电动势常数，V·s/rad。 4.3 交流伺服电动机及其驱动控制 交流伺服电动机分为异步型和同步型两种。异步型交流伺服电动机有三相和单相之分，也有笼式和线绕式之分，通常多用笼式三相感应电动机。同步型交流伺服电动机虽较感应电动机复杂，但比直流伺服电动机简单。按不同的转 子结构，同步型交流伺服电动机可分为电磁式及非电磁式两类。非电磁式又可分磁滞式、永磁式和反应式。 1.结构 永磁式同步交流伺服电动机的结构如图4-14所示。主要是由定子、转子和检测元件组 成。定子内侧有齿槽，槽内装有三相对称绕组，其结构与普通交流电动机的定子类似。定子 上有通风孔，定子的外形多呈多边形，且无外壳以利于散热。转子主要由多块永久磁铁和铁 芯组成，这种结构的优点是极数多、气隙磁通密度较高。 当方向电平为低时，环分器的输出按A-B-C的顺序循环产生脉冲。 当方向电平为高时，环分器的输出按A-C-B的顺序循环产生脉冲。 a 硬件环形分配器（门电路及逻辑电路组成） 控制脉冲信号—上升或下降—输出改变一次绕组通电状态； 控制方向信号—顺时针、逆时针； 控制运行方式—整部或半步（三拍或六拍） 2 功率放大器 前置放大器：放大环形脉冲分配器送来的进给控制信号并推动大功率驱动部分 大功率放大器：进一步将前置放大器送来的电平信号放大，得到步进电动机各相绕组所需要的电流。 步进电动机的功率放大器又称功率驱动器，其作用是将来自环形分配器的脉冲信号进行功率放大。 组成： 分类：单电压驱动、高低压切换驱动、恒流斩波驱 动、调频调压驱动等 1.单电压驱动电路 L－是电动机绕组 VT－开关晶体管 电阻R两端并联电容C，使电流上升更快，所以，电容C又称为加速电容。 二极管V在晶体管VT截止时起续流和保护作用，串联电阻使电流下降更快，从而使绕组电流波形后沿变陡。 2.高低压驱动电路 高低压驱动线路的优点是：功耗小，启动力矩大，突跳频率和工作频率高。缺点是：大功率管的数量要多用一倍，增加了驱动电源。 该电路只是驱动步进电动机一相绕组工作，若为三相步进电动机则需三个该驱动电路。 随时检测绕组的电流值，当绕组电流值降到下限设定值时，使功率管导通，使绕组电流上升，上升到上限设定值时，便关断功率管。这种驱动方式，绕组的脉冲电流前、后沿陡，快速响应好，功耗小，绕组电流大小与外加电压U大小无关，是一