交流電動機伺服控制實驗[1]

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1、www.plcworld.cn交流電動機伺服控制實驗機械工程實驗中心www.plcworld.cnwww.plcworld.cn實驗?zāi)康?.了解交流伺服調(diào)速系統(tǒng)的組成，掌握調(diào)速和穩(wěn)速的方法；2.通過實驗認識交流伺服電機的調(diào)速特性；機械工程實驗中心www.plcworld.cnwww.plcworld.cn實驗器材和設(shè)備?EM400交流伺服系統(tǒng)及其配套儀器、儀表?松下交流伺服電機及其控制器機械工程實驗中心www.plcworld.cnwww.plcworld.cn實驗原理內(nèi)容一：交流伺服控制原理?目前常用的交流伺服電動機是永磁同步伺服電動機即AC伺服電

2、動機。交流伺服電動機的調(diào)速主回路常采用矢量變換SPWM變頻控制方式，通過頻率的改變來實現(xiàn)交流同步伺服電動機的調(diào)速。EM400教學(xué)設(shè)備采用的松下交流伺服電動機，驅(qū)動器的控制方式也是采用正弦波PWM控制方式。其控制原理方框圖如下：機械工程實驗中心www.plcworld.cnwww.plcworld.cn實驗原理內(nèi)容一：交流伺服控制原理圖1、松下交流伺服控制原理機械工程實驗中心www.plcworld.cnwww.plcworld.cn實驗原理內(nèi)容一：交流伺服控制原理以上控制框圖只畫出了速度環(huán)和電流部分。光電編碼器產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)速度解碼器處理成數(shù)字信號

3、直接送到CPU，在數(shù)字調(diào)節(jié)器中與速度給定信號進行比較運算（PID）后產(chǎn)生三相交流的電流幅值信號IM為了提高速度調(diào)節(jié)品質(zhì)，現(xiàn)在的驅(qū)動器大都采用了以下兩項關(guān)鍵技術(shù)：一是在速度解碼器中采用M／T測速方法，即在電動機高速運轉(zhuǎn)時，通過記錄單位時間內(nèi)的脈沖個數(shù)來實現(xiàn)速度測量，而在電動機低速運轉(zhuǎn)時，通過記錄兩脈沖之間的時間長短來實現(xiàn)速度測量。這樣無論是在高速或低速時都能很準確的測定電動機的轉(zhuǎn)速。二是數(shù)字調(diào)節(jié)器算法中采用先進的滑模算法，這種算法根據(jù)電動機在高速和低速運行狀態(tài)上的不同特性，分別給定不同的PID調(diào)節(jié)參數(shù)，使各階段的參數(shù)都能到優(yōu)化。這樣就使電動機在低速運行

4、時平穩(wěn)性好，高速時跟隨誤差小。機械工程實驗中心www.plcworld.cnwww.plcworld.cn實驗原理內(nèi)容一：交流伺服控制原理為生成三相交流，需通過乘法器將電流幅值信號IM與電動機轉(zhuǎn)子位置信號θ通過矢量乘法運算來合成(按以下公式)。位置信號θ由光電編碼器產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)過位置解碼器處理成數(shù)字的電動機轉(zhuǎn)子角位置。iu?IMsin?iv?IMsin(??120?)iw?IMsin(??240?)當三相電流獲得后送入電流調(diào)節(jié)器同反饋回來的電流信號進行比較運算后經(jīng)PWM調(diào)制后到驅(qū)動電路，最后驅(qū)動伺服電動機工作。除了這些基本結(jié)構(gòu)外，電路中還加入了故

5、障處理和保護環(huán)節(jié)，如過壓、欠壓、過流、斷相及電動機過熱等硬件檢測及保護電路。一旦出現(xiàn)故障將通知CPU并封鎖輸出。機械工程實驗中心www.plcworld.cnwww.plcworld.cn實驗原理內(nèi)容一：交流伺服控制原理伺服電動機控制方式有多種，主要有位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制及復(fù)合控制等方式。它們的主要區(qū)別在于控制信號是—個什么指令。位置控制時，控制信號是一個位置指令；速度控制時，控制信號足一個速度指令；轉(zhuǎn)矩控制時，控制信號是一個轉(zhuǎn)矩指令。復(fù)合控制用于一些特殊場合，或者先做位置，后做速度控制；或者先做速度，后做轉(zhuǎn)矩控制。由于控制方式不同，控制信號

6、及驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置，外部接線都不一樣。位置控制信號大都是脈沖加方向信號，而速度和轉(zhuǎn)矩指令大都是模擬電壓信號。在EM400教學(xué)設(shè)備中，驅(qū)動器做速度控制，即控制器PMAC發(fā)出的是模擬電壓信號，其幅值即速度的大小。其位置環(huán)閉合在PMAC卡上。機械工程實驗中心www.plcworld.cnwww.plcworld.cn實驗原理內(nèi)容二：松下伺服驅(qū)動器接線及操作說明1.主回路接線：松下伺服驅(qū)動器的主回路接線圖如下(無論是做位置、速度還是轉(zhuǎn)矩控制)其主回路接線都是一樣的，只是控制回路接線不一樣。2.在以下接線圖中應(yīng)該注意幾點：1)千萬不可將電源輸入線(L1、L2、L

7、3)接至驅(qū)動器輸出到電動機的動力線(U、V、W)或外接再生放電電阻端子(P、B1、B2)上，這樣做會損毀驅(qū)動器；2)在本實驗設(shè)備中，具體接線并不同于上圖，主要是電源動力線的接法。松下驅(qū)動器采用的供電電源為三相200V，按照要求應(yīng)該將我國通用工業(yè)用電的三相380V經(jīng)變壓器變換成三相200V接入。但由于本設(shè)備電動機的負載較輕，按照松下伺服的規(guī)范，在空載或輕載時可以只引入兩相交流電。3)r,t,兩端子為驅(qū)動器的控制電源輸入端，為驅(qū)動器控制電路供電。機械工程實驗中心www.plcworld.cnwww.plcworld.cn實驗原理內(nèi)容二：松下伺服驅(qū)動器接線

8、及操作說明圖2、松下伺服驅(qū)動器接線機械工程實驗中心www.plcworld.cnwww.plcworld.c