CNC技术第5章_3.pptVIP

第五章 伺服驱动系统;机械工程学院 School of Mechanical Engineering ;§ 5-4 直流伺服电动机及其速度控制; 直流伺服电动机的组成 电动机本体 主要由机壳、 定子磁极和转子组成。 检测部件 有高精度的测速 发电机、旋转变压器以及 脉冲编码器等。;2. 直流伺服电动机的工作原理与调速方法 ;（2）直流伺服电机的速度控制原理 ;由上两式可得 ; ;3. 永磁直流伺服电机的工作特性 对于永磁直流伺服电动机，由于其伺服系统的要求，已经不能简单地用电压、电流、转数等参数描述其性能，而需要用一些特性曲线对其性能做全面描述。; Ⅰ区域为连续工作区, 在该区域中，转矩和转速的任意组合都可长期连续工作。;负载周期曲线 表示在满足机械所需转矩而又确保电动机不过热，允许电动机的工作时间.;二、直流伺服电动机的速度控制; 改变触发角时的电枢电压和电流波形;2. PWM脉宽调制原理与系统 　　晶体管脉宽调制调速系统(PWM)的调速性能优于晶闸管调速系统的调速性能；而且，功率晶体管的功率、耐压等都已有很大提高，现代数控机床的直流进给伺服系统中多采用晶体管脉宽调制调速系统。;速度调节器;（1）主回路 即脉宽调制式开关功率放大器。 开关功率放大器通常有两种形式，即T形和H形。在PWM直流调速系统中，多采用H形开关功率放大器作为主回路。 H形开关功率放大器 由四个大功率开关管和四个续流二极管构成桥式电路。 有单极性和双极性两种工作方式。;单极性H形开关电路; 双极性H形开关电路 给VT3、VT4管基极也加脉冲控制电压，并且保证ub1＝ub4，ub2＝ub3＝－ub1，就变成双极性工作方式。 在0≤t＜t1区间，VT1、VT4管饱和导通，电源电压＋Ed加在电动机转子绕组的A、B端、即uAB＝＋Ed。; 双极性H形电路电枢电压和电流波形。; (2) 脉宽调制器 作用 产生脉冲宽度可由控制信号调节的脉冲电压。控制信号为来自电流调节器的电压信号，是由CNC装置插补器输出的速度指令转化而来的。 组成 主要由调制信号发生器和比较放大器组成。;三角波发生器;;　脉宽调制电路的工作原理(如下图所示)： 当控制指令电压uer＝0时，比较放大器输出ub1、ub2、ub3、ub4的正负半波脉冲宽度相等。前半周期，VT1、VT3管饱和导通，VT2、VT4管截止；后半周期，VT2、VT4管饱和导通，VT1、VT3管截止。显然，不会有电流流过电动机转子绕组，uAB＝0。 当uer＞0时，ub1、ub2为(uΔ＋uer)产生的输出，ub3、ub4为(uΔ－uer)产生的输出。 在0≤t＜t1时间区间，ub1、ub4为正电压，VT1、VT4 管饱和导通，电流由电源的＋Ed经VT1管、转子绕组、VT4管到地。 在t1≤t＜t2时间区间，ub2、ub4为负电压，电流被切断。此时，ub1为正电压，VT1管处于饱和导通状态。转子绕组电感能量经VD3、VT1管释放，维持转子绕组电流。; 在t2≤t＜t3时间区间，与0≤t＜t1时间区间的情况相同。 在t3≤t＜T时间区间，ub1、ub3为负电压,VT1、VT3管截止，电流被切断。此时，ub4为正电压，VT4管处于饱和导通状态，转子绕组电感能量经VT4、VD2管释放，维持转子绕组电流。 显然，主回路工作在单极性工作方式下。uer增大，uAB的脉冲宽度变宽，加在电动机转子绕组上电压的平均值增大，电动机转子转速就上升。反之亦然。 当uer＜0时，uAB的极性改变，电动机反转。 以上就是晶体管脉宽调制调速(PWM)的整个过程。 ;机械工程学院 School of Mechanical Engineering ; § 5-5 交流伺服电动机及其速度控制;一、交流伺服电动机 交流伺服电动机分类 异步型 同步型 同步型交流伺服电动机又分为永磁式和励磁式。 数控机床进给伺服系统中多采用永磁同步交流伺服电动机。 2. 永磁同步交流伺服电动机的特点： 结构简单，运行可靠，效率较高 调速方便 由于它的转速与所接电源频率之间存在一种严格关系，所以可获得与频率成正比的可变速度，并且可以得到非常硬的机械特性及宽的调速范围。 缺点 体积较大，起动较困难;二、永磁同步交流伺服电动机的结构 组成：定子、转子和检测元件。;三、永磁同步交流伺服电动机的工作原理 定子三相绕组接上交