伺服电机技术及其应用.ppt

伺服电机技术及应用
Ac Servo Motor Technology and Application
一、伺服电机的起源及分类
“伺服”一词源于希腊语,我们希望它是一个得心应手的驯服工具,完全按照你的指令要求来实现任何动作。
伺服电机又称执行电机,在自动控制系统中,用作执行元件,把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。
伺服电机强调精确的速度控制、位置控制、转矩控制。有几个闭环控制。
伺服电机分为交流伺服电机及直流伺服电机两大类

有刷直流伺服电机:有碳刷装置,成本低,结构简单。但是需要维护,产生电磁干扰
典型伺服驱动系统
一、伺服电机的起源及分类
火星探路者上应用了39个直流伺服电机,包括6个轮子上的驱动马达。
NASA起初预计这两个机器人只能工作三个月,但五年过去了,这六轮的车辆还在继续绕火星旅行,并一直在向地球回传激动人心的数据。
可清晰看见的碳刷
一、伺服电机的起源及分类
无刷直流伺服电机:顾名思义没有碳刷装置。
无刷直流伺服电机去掉了碳刷装置,使用电子换向,实现了电机免维护,电磁干扰小。寿命更长。
我们的神五神六上面用的都是无刷直流伺服电机。原因并不是
我们比美国更先进,而是说我们没有办法解决在太空环境中碳刷的可靠性,所以只好使用无刷直流伺服电机来代替有刷电机。
可靠性是相对的,在太空中,带着一个电子换向装置的无刷直流伺服电机可靠性毫无疑问比不上不带电子换向的有刷直流伺服电机。
锂电池的电动自行车
应用的是一个无刷直流马达(提供驱动动力)
一、伺服电机的起源及分类


指的是交流感应电动机。它有三相和单相之分,也有鼠笼式和线绕式,通常多用鼠笼式感应电动机。

转子有永磁和非永磁之分。
目前最具广泛应用和发展前景的是永磁同步交流伺服电机。
永磁同步交流伺服电机,定子上一般是三相绕组,转子上是永磁体,电机一般带反馈元件,形成闭环控制。
我们通常所说的交流伺服电机,一般就是指永磁同步伺服电机。在伺服电机的应用领域里,永磁同步伺服系统已经逐渐取代直流伺服系统
二、武汉直驱机电-产品说明
特别需要说明的是,对于我们的产品,无须过分强调伺服

伺服电机强调精确的位置控制、速度控制、转矩控制。即强调伺服特性。
从我们目前的产品及今后可看到的市场应用,均不强调伺服特性,是以提供驱动动力为主,关注效率、节能、可靠性、体积、重量等要素。

伺服电机集中于传统高端应用,市场很狭小。而且早已被很多传统厂家所瓜分。国内“专门”做伺服电机的,没有一个能成长为大公司,产值能做到几千万就很不错了,而且国内的伺服电机产品,从来都是低端产品的代名词。
二、武汉直驱机电-产品说明
反过来看,驱动动力应用的永磁同步电机市场巨大
在永磁同步驱动系统的应用领域里,在最近五六年时间里,从无到有,从小到大,冒出了很多产值达到五、六个亿的生产厂家,如沈阳蓝光、顺德KDS 、宁波兴达、常熟曳引机厂、西子富沃德等公司。
他们的产品都是永磁同步电机,但没有叫交流伺服电机的。
做伺服电机坦率的说我们是做不过国外的,但是做永磁同步驱动系统,我们是有可能做得过国外,比如现在的永磁同步曳引机,国内的发展水平远远好于国外。
所以,对于我们的产品,不需要过度强调伺服电机,叫永磁同步电机更
为合适。以下,兼顾各种看法,均简称永磁同步(伺服)电机(PMSM)
三、永磁同步(伺服)电机(PMSM)基本原理
永磁同步电机定子是三相绕组,与传统感应电机类似,转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成旋转磁场,转子在此磁场的作用下转动,转动速度满足公式60f/p的约束,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整各项参数.
永磁同步电机电流为正弦波波形,180度导通PWM控制
四、永磁同步伺服电机基本结构
以下分别为两种转子形式的永磁同步伺服电机剖面结构
切向式转子结构
表贴式转子结构
五、永磁同步电机控制方法及理论-矢量控制
矢量控制-目前最流行的控制方法
近年来,采用全数字控制方法,以永磁同步电机为控制对象的全数字交流驱动系统正在逐渐取代以直流电机为控制对象的直流驱动系统和采用模拟控制技术的模拟式交流驱动系统。
全数字交流驱动系统采用矢量控制方法,可实现优良的控制品质。利用高速DSP可实现对永磁同步电机运行的位置、速度和电机电枢电流(转矩)的控制。
矢量控制的基础是两次坐标变换