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交流直流伺服电动机系统

时间:2022-01-11    作者:星辰智能


     自控系统不仅在理论上发展迅速,在应用器件方面也日趋成熟。模块化、数字化、高精度、长寿命器件每3~5年更换一次新产品。常规交流伺服电机特性较弱,且输出特性与伺服电机单值特性无关;步进电机通常采用开环控制,无法精确定位,电机自身也有转速谐振区,pwm调速系统的位置跟踪性能不佳,变频调速比较简单,但是精度不够高,DCM伺服系统由于其优越的性能在位置随动系统中得到了广泛的应用,但是它也存在一些缺点,如结构复杂,超低速时死区矛盾突出,而且换向刷带来了噪声,也存在维护保养问题。当前,新型交流永磁交流伺服电动机发展很快,特别是由方波控制向正弦波控制方向发展,其调速范围宽,特别是低速性能优越。

   动力传动:对于雷达常用的直流伺服系统的驱动电机功率放大部分,当天线重量轻、转速慢、驱动功率较小时,一般是几十瓦特,可直接通过直流电源来控制电机。在要求接近千瓦或更大的驱动功率时,选用驱动方案,即放大直流电机电枢电流,是伺服系统设计的重要组成部分。目前大功率直流电源主要采用:晶体管功放、晶闸管功放、马达放大机等。很少用到千瓦级的晶体管功能。SCR技术在60~70年代初期得到迅速发展,并得到广泛应用,但由于当时由于诸多因素,如可靠性等因素,很多产品放弃了SCR控制。当前集成驱动模块通常是用晶体管或者是可控硅。电动机放大机是传统直流伺服电机的功放装置,由于其控制简单,坚固耐用,目前新型号的雷达产品仍被广泛采用。

  以下是放大电动机的一个例子,与交流伺服电机进行了比较。

  变频器通常被称为扩频机,它通常是由交流异步异步电动机拖动两级直流发电机,以实现直流控制。串接使用了两组输入阻抗,每组输入阻抗为几千欧,而串接使用的则是10千欧左右,伺服电机一般是互补平衡对称输入,当系统输入不为零时,会破坏其平衡,使放大电机有输出信号。如果输入电流是10~10毫安,则可以输出超过100V的直流电压,以及数安至几十安的电流,直接与直流伺服电机的电枢绕组相连。它最大的缺点就是体积重,非线性,特别是在零点附近,这对于那些要求较高的系统要小心处理。

  与之配套的专用驱动交流伺服电动机,其体积、重量比同功率放大电机小得多,本实用新型由内部晶体管或晶闸管构成的开关电路,通过其内部的光电编码器或霍尔装置来判断其当时的位置。确定驱动电动机的a,b,c三相对应的输出,使其具有良好的效率和平稳性。因此不同于控制放大电机需要特殊的功放电路。该电动机一般是永磁式的,驱动会产生三相变流器,通过变流器使电动机转动,所以叫做交流伺服电机;驱动输入的控制信号可以是脉冲串或直流电压信号(通常±10v),因此有人称它为直流无刷电机。

  比较两种电机的简单测试。

  在测试中,对两种电动机进行了简单的对比:只需将原直流误差信号直接接入交流伺服驱动器的模拟控制输入端;采用交流伺服电机及其驱动取代原差分功放、电机放大、直流伺服电机。且控制部分、角度测量等都保持不变,简单比较了两种方案的输出特性。

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