《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)04電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)04電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路.ppt（19頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第四章 電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路,第四章 電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路 （一）概念： 1 電動(dòng)機(jī)的分類，各類電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)。 2 直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)特性。 P133 3 直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路種類。P135 （二）計(jì)算與簡(jiǎn)單應(yīng)用： 1 直流電動(dòng)機(jī)。 2 交流電動(dòng)機(jī)。,4機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行元件的基本要求,（1）慣量小，動(dòng)力大。 （2）體積小，重量輕。 （3）安裝方便、便于維修維護(hù)。 （4）易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。 機(jī)電一體化系統(tǒng)常用的控制電動(dòng)機(jī) 常用伺服控制電動(dòng)機(jī) ： DC/AC電動(dòng)機(jī)、力矩電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)（脈沖）電動(dòng)機(jī)、變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)、開關(guān)電磁電動(dòng)機(jī)以及其他電動(dòng)機(jī)（直流或交流脈寬調(diào)速電動(dòng)機(jī)、電磁伸縮元件）

2、等。,常用伺服控制電動(dòng)機(jī)的控制方式,主要有：開環(huán)控制、半閉環(huán)控制、閉環(huán)控制三種。 如圖所示數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)。,厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工,它由控制器、被控對(duì)象、反饋測(cè)量裝置等部分組成。,機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)伺服控制電動(dòng)機(jī)的基本要求,為實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)、功率/能量、控制運(yùn)動(dòng)方式的轉(zhuǎn)換，對(duì)伺服控制電動(dòng)機(jī)提出了一些基本要求。 （1）性能密度大。即功率密度 Pw=P/G 或比功率密度 Pbw=(T2/J)/G 大。 （2）快速性好。加速度大、響應(yīng)特性好。 （3）位置控制與速度控制精度高、調(diào)速范圍大、低速平穩(wěn)性好、分辨率高以及振動(dòng)噪音小。 （4）能適應(yīng)頻繁啟動(dòng)，可靠性高、壽命長(zhǎng)。 （5）易于與計(jì)算機(jī)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。

3、,厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工,伺服控制電動(dòng)機(jī)基本特性,無論動(dòng)力用伺服控制電動(dòng)機(jī)，還是控制用伺服控制電動(dòng)機(jī)，功率轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩的電特性是電機(jī)重要的基本特性指標(biāo)之一。,厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工,對(duì)于伺服控制電機(jī)而言，恒轉(zhuǎn)矩工作特性是衡量電機(jī)調(diào)速性能的重要參數(shù)之一。,4.2直流（DC）伺服電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng),1 直流（DC）伺服電動(dòng)機(jī)工作原理 通過電刷和轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的整流作用，使磁場(chǎng)磁動(dòng)勢(shì)和電樞電流磁動(dòng)勢(shì)正交，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。使用直流供電，實(shí)現(xiàn)速度和方向調(diào)節(jié)控制，主要通過對(duì)直流電壓/電流的大小和方向進(jìn)行調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。 直流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制如下圖所示。,厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工,直流電機(jī)的調(diào)速方式,由于直流伺服電機(jī)的機(jī)械特

4、性方程為：,厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工,式中，UC 電樞控制電壓；R 電樞回路電阻； 每極磁通；Ce、Ct分別為電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)。 由此，直流伺服電機(jī)的控制方式如下： （1）調(diào)壓調(diào)速（變電樞電壓，恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速） （2）調(diào)磁調(diào)速（變勵(lì)磁電流，恒功率調(diào)速）（3）改變電樞回路電阻調(diào)速,典型直流伺服電動(dòng)機(jī)控制數(shù)學(xué)模型,厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工,直流（DC）伺服電動(dòng)機(jī)的特性,特點(diǎn)：具有較高的響應(yīng)速度、精度和頻率，優(yōu)良的控制特性等，但由于所用電刷和轉(zhuǎn)換器是使用壽命較低，需要定期更換。 3.4.2 直流（DC）伺服電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng) 要實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的速度和方向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，通?？捎脙煞N驅(qū)動(dòng)控制方式： 晶體管直流脈寬調(diào)

5、制驅(qū)動(dòng)； 晶閘管直流脈寬調(diào)速驅(qū)動(dòng)；,厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工,（1）晶體管直流脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)(PWM)工作原理,在給定供電電壓U，由控制脈沖信號(hào)Ud控制晶體管VT的通斷，從而使直流電動(dòng)機(jī)得到脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，改變脈沖控制信號(hào)的沒一周期通電時(shí)間，就可改變直流電動(dòng)機(jī)的平均工作電壓Ua達(dá)到調(diào)速的目的；改變供電壓和續(xù)流二極管的極性，便可改變直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。 1）直流電動(dòng)機(jī)的脈寬調(diào)速電路原理,厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工,2）直流電動(dòng)機(jī)的方向控制電路,厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工,直流PMW調(diào)速驅(qū)動(dòng)電路,直流電機(jī) PWM調(diào)速電路 晶閘管驅(qū)動(dòng),直流電機(jī) PWM調(diào)速電路 H橋驅(qū)動(dòng),厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工,4.3 交流（AC）伺服電動(dòng)

6、機(jī)及其驅(qū)動(dòng),（1）常用交流伺服電動(dòng)機(jī) 永磁同步型（SM）、電磁感應(yīng)型（IM）伺服電動(dòng)機(jī)。 （2）基本工作原理 檢測(cè)交流伺服電動(dòng)機(jī)（SM型/IM型）氣隙磁場(chǎng)的大小和方向，用電力電子轉(zhuǎn)化器代替整流子和電刷，通過控制與氣隙磁場(chǎng)方向相同的磁化電流和與與氣隙磁場(chǎng)方向相垂直的等效電流的方法，最終控制交流伺服電動(dòng)機(jī)主磁通量大小和轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的有效控制，簡(jiǎn)稱矢量控制方法。 1）永磁同步型（SM ） 轉(zhuǎn)子由永磁構(gòu)成，不需磁化控制電流，只需檢測(cè)磁鐵轉(zhuǎn)子位置和定子繞組磁通矢量控制電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)主磁通矢量電流的控制，從而獲得對(duì)電機(jī)的速度和位置控制。,厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工,永磁同步（SM）型伺服電動(dòng)機(jī)控制框圖

7、,CONV.整流器；SM同步電機(jī)；INV.變換器；PS磁極位置檢測(cè)器；REF速度基準(zhǔn)；IGF電流函數(shù)發(fā)生器；SC速度放大器；CC電流放大器；RD速度變換器；PWM脈寬調(diào)制器；P.B.U再生電力吸收電路。,厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工,2）感應(yīng)（IM）型伺服電動(dòng)機(jī)控制框圖,厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工,3）交流伺服電動(dòng)機(jī)的矢量控制,r1,X1定子繞組阻抗和漏抗； r2,X2轉(zhuǎn)子繞組阻抗和漏抗； rm,Xm鐵芯等效阻抗和主磁通所對(duì)應(yīng)電抗； Im負(fù)載范圍內(nèi)不變。S轉(zhuǎn)差率,,厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工,本章小節(jié),重點(diǎn)掌握： 1）執(zhí)行元件的主要類型和特點(diǎn)。 2）機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對(duì)執(zhí)行元件基本要求。 3）常用控制電機(jī)類型

8、與主要特點(diǎn)。 4）機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)伺服控制電動(dòng)機(jī)基本要求。 5）典型伺服控制電動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)和選用原則。 6）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性與主要性能指標(biāo)。 7）步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制（驅(qū)動(dòng)電路、變頻控制信號(hào)、環(huán)形脈沖分配器、功率放大器、細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路、典型細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路）。,厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工,課外作業(yè)：,1 題：簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)中對(duì)執(zhí)行元件的分類與特點(diǎn)（優(yōu)缺點(diǎn)）。 2 題：機(jī)電一體化系統(tǒng)的執(zhí)行元件的基本要求是什么？ 3 題：步進(jìn)電機(jī)具有哪些特點(diǎn)與環(huán)形分配方式是什么？ 4 題：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源功率放大器電路種類以及工作原理是什么？ 5 題：步進(jìn)電機(jī)細(xì)分電路的特點(diǎn)、細(xì)分方式和原理是什么？,厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工,