控制電動機(jī)及其選擇計算課程課件

第4章控制電動機(jī)及其選擇計算4.1步進(jìn)電動機(jī)及其控制4.2直流伺服電動機(jī)及其控制4.3交流伺服電動機(jī)及其控制4.4直線電動機(jī)4.5控制電動機(jī)選擇與計算實例1 控制用電動機(jī)是電氣伺服控制系統(tǒng)的動力部件。它是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置，由于它們的工作可在很寬的速度和負(fù)載范圍內(nèi)受到連續(xù)而精確的控制，因而在各種機(jī)電一體化系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。24-1伺服電動機(jī)控制方式的基本形式3圖4-2執(zhí)行元件的種類4 (1)電磁式執(zhí)行元件能將電能轉(zhuǎn)化成電磁力，并用電磁力驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動，如交流電機(jī)、直流電機(jī)、力矩電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等。 (2)液壓式執(zhí)行元件先將電能變化成液體壓力，并用電磁閥控制壓力油的流向，從而使液壓執(zhí)行元件驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動。 (3)氣壓式執(zhí)行元件與液壓式執(zhí)行元件的原理相同，只是介質(zhì)由液體改為氣體。5

4.1步進(jìn)電動機(jī)及其控制

一、步進(jìn)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理 步進(jìn)電動機(jī)按其工作原理主要可分為磁電式和反應(yīng)式兩大類，三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的工作原理如圖4-12所示，其中步進(jìn)電動機(jī)的定子上有6個齒，其上分別纏有U、V、W三相繞組，構(gòu)成三對磁極；轉(zhuǎn)子上則均勻分布著4個齒。步進(jìn)電動機(jī)采用直流電源供電。當(dāng)U、V、W三相繞組輪流通電時，通過電磁力的吸引，步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)子一步一步地旋轉(zhuǎn)。6圖4-12步進(jìn)電動機(jī)運(yùn)動原理圖7 步進(jìn)電動機(jī)繞組每次通斷電使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度稱之為步距角。上述分析中的步進(jìn)電動機(jī)步距角為30°。對于一個真實的步進(jìn)電動機(jī)，為了減少每通電一次的轉(zhuǎn)角，在轉(zhuǎn)子和定子上開有很多定分的小齒。其中定子的三相繞組鐵心間有一定角度的齒差，當(dāng)U相定子小齒與轉(zhuǎn)子小齒對正時，V相和W相定子上的齒則處于錯開狀態(tài)，如圖4-13所示。真實步進(jìn)電動機(jī)的工作原理與上同，只是步距角是小齒距夾角的1/3。8圖4-13三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)9 二、步進(jìn)電動機(jī)的通電方式 如果步進(jìn)電動機(jī)繞組的每一次通斷電操作稱為一拍，每拍中只有一相繞組通電，其余繞組斷電，則這種通電方式稱為單相通電方式。三相步進(jìn)電動機(jī)的單相通電方式稱為三相單三拍通電方式。 如果步進(jìn)電動機(jī)通電循環(huán)的每拍中都有兩相繞組通電，則這種通電方式稱為雙相通電方式。三相步進(jìn)電動機(jī)采用雙相通電方式時，稱為三相雙三拍通電方式。如果步進(jìn)電動機(jī)通電循環(huán)的各拍中交替出現(xiàn)單、雙相通電狀態(tài)，則這種通電方式稱為單雙相輪流通電方式。三相步進(jìn)電動機(jī)采用單雙相輪流通電方式時，每個通電循環(huán)中共有六拍，因而又稱為三相六拍通電方式。10 一般情況下，m相步進(jìn)電動機(jī)可采用單相通電、雙相通電或單雙相輪流通電方式工作，對應(yīng)的通電方式分別稱為m相單m拍、m相雙m拍或m相2m拍通電方式。 由于采用單相通電方式工作時，步進(jìn)電動機(jī)的矩頻特性（輸出轉(zhuǎn)矩與輸入脈沖頻率的關(guān)系）較差，在通電換相過程中，轉(zhuǎn)子狀態(tài)不穩(wěn)定，容易失步，因而實際應(yīng)用中較少采用。圖4-14是某三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)在不同通電方式下工作時的矩頻特性曲線。顯然，采用單雙相輪流通電方式可使步進(jìn)電動機(jī)在各種工作頻率下都具有較大的負(fù)載能力。11圖4-14不同通電方式時的矩頻特性12 通電方式不僅影響步進(jìn)電動機(jī)的矩頻特性，對步距角也有影響。一個m相步進(jìn)電動機(jī)，如其轉(zhuǎn)子上有z個小齒，則其步距角可通過下式計算： (4-12) 式中，k是通電方式系數(shù)。當(dāng)采用單相或雙相通電方式時，k＝1；當(dāng)采用單雙相輪流通電方式時，k＝2。可見，采用單雙相輪流通電方式還可使步距角減小一半。步進(jìn)電機(jī)的步距角決定了系統(tǒng)的最小位移，步距角越小，位移的控制精度越高。13 三、步進(jìn)電動機(jī)的使用特性

（1）步距誤差。 （2）最大靜轉(zhuǎn)矩。 （3）啟動矩頻特性。 當(dāng)伺服系統(tǒng)要求步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)行頻率高于最大允許啟動率時，可先按較低的頻率啟動，然后按一定規(guī)律逐漸加速到運(yùn)行頻率。圖4-15給出了90BF002型步進(jìn)電動機(jī)的啟動矩頻特性曲線。由圖可見，負(fù)載轉(zhuǎn)矩越大，所允許的最大啟動頻率越小。

14圖4-15啟動矩頻特性15 （4）運(yùn)行矩頻特性。圖4-16是90BF002型步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)行矩頻特性曲線。16圖4-16運(yùn)行矩頻特性17 （5）最大相電壓和最大相電流。 四、步進(jìn)電動機(jī)的控制與驅(qū)動 步進(jìn)電動機(jī)的電樞通斷電次數(shù)和各相通電順序決定了輸出角位移和運(yùn)動方向，控制脈沖分配頻率可實現(xiàn)步進(jìn)電動機(jī)的速度控制。因此，步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)一般采用開環(huán)控制方式。圖4-17為開環(huán)步進(jìn)電動機(jī)控制系統(tǒng)框圖，系統(tǒng)主要由環(huán)形分配器、功率驅(qū)動器、步進(jìn)電動機(jī)等組成。18圖4-17開環(huán)步進(jìn)電動機(jī)控制系統(tǒng)框圖19 步進(jìn)電動機(jī)在一個脈沖的作用下，轉(zhuǎn)過一個相應(yīng)的步距角，因此只要控制一定的脈沖數(shù)，即可精確控制步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)過的相應(yīng)的角度。但步進(jìn)電動機(jī)的各繞組必須按一定的順序通電才能正確工作，這種使電動機(jī)繞組的通斷電順序按輸入脈沖的控制而循環(huán)變化的過程稱為環(huán)形脈沖分配。 實現(xiàn)環(huán)形分配的方法有兩種。一種是計算機(jī)軟件分配，采用查表或計算的方法使計算機(jī)的三個輸出引腳依次輸出滿足速度和方向要求的環(huán)形分配脈沖信號。這種方法能充分利用計算機(jī)軟件資源，減少硬件成本，尤其是多相電動機(jī)的脈沖分配更能顯示出這種分配方法的優(yōu)點。但由于軟件運(yùn)行會占用計算機(jī)的運(yùn)行時間，因而會使插補(bǔ)運(yùn)算的總時間增加，從而影響步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)行速度。20另一種餐是硬件昂環(huán)形分根配，來采用數(shù)擾字電路抗搭建或誕專用的隙環(huán)形分竟配器件束將連續(xù)姻的脈沖注信號經(jīng)加電路處鐵理后輸義出環(huán)形堡脈沖。躍采用零數(shù)字電堂路搭建冬的環(huán)形話分配器但通常由撲分立元挪件（如食觸發(fā)器共、邏然輯門等嶄）構(gòu)成絡(luò)，特啄點是體華積大，謀成本悠高，恒可靠性律差。瘋專用的據(jù)環(huán)形分等配器目撓前市面蓮上有很劇多種，革如C蔬M(jìn)OS竭電路C酬H25個0即為容三相步由進(jìn)電動蒸機(jī)的專止用環(huán)形媽分配器聞，它謠的引腳鍛功能及核三相六梨拍線路牢圖如圖劃4-1館8所示另。21圖4-1艦8環(huán)她形分配器襖CH25宇0引腳圖證(a)案引腳務(wù)功能；抵(b香)三叉相六拍椅線路圖22圖4-惰18喪環(huán)形窯分配器縫CH2立50引乳腳圖(a)舉引腳畏功能；奧(b劉)三猛相六拍煌線路圖232）深功率驅(qū)倘動常見的井步進(jìn)電載動機(jī)驅(qū)寺動電路枝有三種扣：(1）壟單電源驅(qū)街動電路。高這種電路撲采用單一島電源供電孕，結(jié)構(gòu)簡密單，成本惰低，但電和流波形差鉗，效率低治，輸出力食矩小，主位要用于對織速度要求餃不高的小言型步進(jìn)電葬動機(jī)的驅(qū)涼動。圖4更-19所謹(jǐn)示為步進(jìn)狐電動機(jī)的夢一相繞組唯驅(qū)動電路跪（每相繞暗組的電路萄相同）。24圖4-1遙9單飲電源驅(qū)動暑電路25(2）綁雙電源減驅(qū)動電我路。雙進(jìn)電源驅(qū)圍動電路財又稱高賣、低壓服驅(qū)動電駝路，采冰用高壓丸和低壓誕兩個電辯源供電誓，如圖姓4-2得0所示可。26圖4-泛20頸高、陰低壓驅(qū)勢動電路27(3）哭斬波限殖流驅(qū)動陽電路。繞這種電岡路采用贈單一高評壓電源栗供電，邀以加快羽電流上莖升速度百，并通串過對繞謙組電流妙的檢測型，控制愉功放管巡壽的開和隆關(guān)，使遵電流在陪控制脈天沖持續(xù)腿期間始記終保持縫在規(guī)定轎值上下風(fēng)，其波襯形如圖懂4-2發(fā)1所示逃。這種體電路功甲率大，讀功耗小療，效率床高，目良前應(yīng)用堪最廣。戶圖4-飾22所夠示為一刃種斬波博限流驅(qū)亂動電路臺原理圖抱。28圖4-取21但斬波限甩流驅(qū)動正電路波孝形圖29圖4-摩22施斬波怠限流驅(qū)住動電路30五、步進(jìn)妨電動機(jī)的擦選用1.轉(zhuǎn)矩別和慣量匹俗配條件為了使步散進(jìn)電動機(jī)喚具有良好熔的啟動能昨力及較快抗的響應(yīng)速許度，通常頃推薦TL/Tmax≤0.圣5及JL/Jm≤42.步距秘角的選擇帽和精度步距角的餅選擇是由額脈沖當(dāng)量貿(mào)等因素來炮決定的。泉步進(jìn)電動矩機(jī)的步距押角精度將階會影響開予環(huán)系統(tǒng)的共精度。314.2娃直流伺繡服電動夕機(jī)一.直倆流伺服窩電動機(jī)云的分類澇直流伺戰(zhàn)服電動侵機(jī)按勵怠磁方式圍可分為鏈電磁式愁和永磁竹式兩種瞎。電磁凝式的磁種場由激磁繞組產(chǎn)生；岡永磁式稅的磁場槳由永磁體(梅永久磁鐵餐)產(chǎn)生。攝電磁式戴直流伺禁服電動陪機(jī)是一誼種目前席巳普遍廳使用的膊伺服電為動機(jī)，箏特別是濱在大功星率范圍涼內(nèi)(1把00w柳以上)道。永磁鹽式直流盆伺服電洋動機(jī)由折于尺寸窄小、重頓量輕、犁效率高密、出力椒大、結(jié)請構(gòu)簡單蒜，無需量激磁等返一系列竊優(yōu)點而屯被越來贊越重視虹。324.2直史流伺服電羞動機(jī)二、直流鏟伺服電動討機(jī)的特點1、穩(wěn)定難性好；2、可控覆性好；3、響尚應(yīng)迅速貫；4、控制宇功率低，錢損耗小；5、轉(zhuǎn)痰矩大；334.2權(quán)直流伺役服電動訓(xùn)機(jī)三.直流橫伺服電動朽機(jī)的基本傻結(jié)構(gòu)及工魄作原理直流伺服值電動機(jī)的裳結(jié)構(gòu)與一較般的直流小電動機(jī)結(jié)撇構(gòu)相似，紡也是由定獨子、轉(zhuǎn)子傍和電刷等討部分組成范，直流伺拉服電動機(jī)慶部件主要策由磁極、勒電樞、電哭刷及換向燙片組成,咱如圖4-芒3所示。34圖4-者3直珍流伺服虛電動機(jī)盤基本結(jié)貨構(gòu)3536四.直流致伺服系統(tǒng)倒由于伺撥服控制朋系統(tǒng)的慣速度和專位移都徑有較高財?shù)木壬狄?，?jīng)因而直茅流伺服洲電動機(jī)奸通常以勺閉環(huán)或秩半閉環(huán)化控制方膊式應(yīng)用糞于伺服槐系統(tǒng)中掠。直流駱?biāo)欧滴唤y(tǒng)的閉便環(huán)控制粗是針對碗伺服系妖統(tǒng)的最崇后輸出榮結(jié)果進(jìn)戶行檢測翻和修正品的伺服慈控制方宋法，而重半閉環(huán)橡控制是稿針對伺夠服系統(tǒng)綢的中間恥環(huán)節(jié)（半如電動莊機(jī)的輸扯出速度禮或角位含移等）位進(jìn)行監(jiān)由控和調(diào)真節(jié)的控砌制方法膀。它們慰都對系躬統(tǒng)輸出踢進(jìn)行實愛時檢測獻(xiàn)和反饋寸，并根母據(jù)偏差騎對系統(tǒng)樣實施控庭制。半揮閉環(huán)和紙閉環(huán)控穩(wěn)制的位陣置伺服韻系統(tǒng)的震結(jié)構(gòu)原幫理分別呀如圖4睜-10引、圖4涉-11紡所示。全37圖4-1洋0半真閉環(huán)伺服糧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)用原理圖38圖4-何11巨閉環(huán)糟伺服系魄統(tǒng)結(jié)構(gòu)闖原理圖3940五.直流搏伺服電動梅機(jī)與驅(qū)動直流伺服預(yù)電機(jī)為直江流供電，脫為調(diào)節(jié)電腳機(jī)轉(zhuǎn)速和紅方向，需汗要對其直隱流電壓的丘大小和方濤向進(jìn)行控慈制。目前饞常用晶體念管脈寬調(diào)框速驅(qū)動和聽可控硅直和流調(diào)速驅(qū)騙動兩種方尿式。可控硅遇直流(豬SCR昌)驅(qū)動自方式，霜主要通上過調(diào)節(jié)卷觸發(fā)裝研置控制針可控硅刻的控制宋角(控挑制電壓遺之大小旺)來移攪動觸發(fā)辜脈沖的腳相位，轉(zhuǎn)從而改槐變整流撓電壓的匠大小．咽使直流鑰電機(jī)電叢樞電壓棋的變化遇易平滑掘調(diào)速。41圖4-段12單嘴相交流那可控硅旦橋式整抹流電路說(a）案整流電埋路；(趨b）波漫形圖4243而采用鈔脈寬調(diào)績速驅(qū)動植系統(tǒng)，射其開關(guān)腎頻率高兆(通常論達(dá)20育00一絡(luò)300朗0Hz風(fēng))，伺透服機(jī)構(gòu)籠能夠響沃應(yīng)的頻伐帶范圍邀也較寬健，與可筆控硅相勸比其輸壤出電流揮脈動非趴常小，拆接近于腳純直流士。脈沖寬騾度調(diào)制奪（PW平M）直范流調(diào)速賓驅(qū)動系龍統(tǒng)原理餡如下圖斑，其中羽u為導(dǎo)且通率，驚又稱占銷空比或紅占空系及數(shù)。44M…只要改變小導(dǎo)通時間揉就可改變寒電樞兩端煌的平均電逝壓45六.直鴿流伺服櫻系統(tǒng)的惰組成相敏放大器位置調(diào)節(jié)續(xù)器速度調(diào)節(jié)器PWM公放器伺服電動機(jī)減速器速度檢測位置檢測Lw直流伺服糞系統(tǒng)的原公理框圖++__46七.犬直流伺直服電動機(jī)土的功率接串口直流伺服堤電動機(jī)的寨驅(qū)動控制商一般采用張脈沖調(diào)制漠法（PW鉤M）比較器伺服電動機(jī)功率放大器三角波發(fā)生器UTnUlUI+UTUSUPPWM功率放大斜器開關(guān)功培率放大座器電壓——顛脈寬變換某器圖4-1枝3PWM功莫率驅(qū)動接宏口組成框嚴(yán)圖47Ul0tUTtUI+UTtUS(UP)tUl0tUS(UP)tUS(UP)tUI+UTtUI+UTtUl0tUTtUTtTUTPP圖4—14PWM脈寬調(diào)制桂波形（a）（b）(c)48（1）在沈圖4-1黑4a中，襖控制信號崇UI=0，波UT與UI相加后，述仍然是一培個正負(fù)幅宗度相等的晚三角波，賴通過比較討器之后，慈輸出正負(fù)旺幅度相同駱.寬度相勁同的矩形戲波US，經(jīng)功率放倆大器后其咬直流分量舉為零，電己機(jī)不會轉(zhuǎn)稿動，只是瀉在交流分訪量的作用奏下在停止終位置處微蹤蝶振，這種拐振動對直五流伺服電源動機(jī)有利悼，可以克牧服直流伺侄服電動機(jī)女時的靜摩腦擦。（2）在配圖4-1煤4b中,吉控制信號怪UI>0,劃這時UT與UI相加后做形成一顆個不對季稱的三錄角波，浮它的正附波幅度戰(zhàn)和寬度載增大，罷負(fù)波幅懸度和寬關(guān)度減小岸，通過辭比較器錄后，輸帽出正脈沙沖寬.級負(fù)脈沖堅窄的矩差形波。葬由于此史時輸出拖電壓的欺平均值治（直流綱分量）踩為正，疤因此電潛動機(jī)正厘轉(zhuǎn)。而拿且UI越大，輸虜出信號US的正脈沖猛寬度越寬余，在電動加機(jī)中產(chǎn)生命的直流分證量越大，舍電動機(jī)正銹轉(zhuǎn)的速度托也越快。（3）在違圖4-1每4c中,映控制信號喬UI<0,產(chǎn)貨生的UT+UI的信號噸是一49個正波悟幅度和咸寬度較挪小，負(fù)濟(jì)波幅度杏和寬度詢較大的柜不對稱誦三角波圖，通過碗比較器駁后，輸筑出正脈泊沖窄.雪負(fù)脈沖閥寬的矩術(shù)形波。善由于此役時輸出板電壓的纏平均值亂（直流電分量）啦為負(fù)，服因此電潑動機(jī)反替轉(zhuǎn)。很飄明顯UI越負(fù)，在挽電動機(jī)中樸產(chǎn)生負(fù)的藍(lán)直流分量懲越大，電教動機(jī)反轉(zhuǎn)章的速度越閃快。（4）結(jié)摸論：控制泳信號UI項的特性決切定了電動縫機(jī)的工作料狀態(tài)，UI=0，沃電動機(jī)萄停止；穩(wěn)UI>0，諷電動機(jī)怖正轉(zhuǎn)，路UI<0電動押機(jī)反轉(zhuǎn)，續(xù)且︱UI︱越大，轉(zhuǎn)衣速則越快招。50圖4-1雪5H型投橋式PW盈M晶體管孫功率放大疲器51圖4-亦16運(yùn)雙極式待H型可窩逆器的抱電壓、法電流波慈形的電雪路原理流圖52（1）權(quán)當(dāng)UAB＝0時岸，Us的正、米負(fù)脈寬洪相等，太直流分鋒量為零怠，V1和V4的導(dǎo)通暴時間與岡V2和V3的導(dǎo)通化時間相抱等，流姜過電樞無繞組中嶺的平均泊電流等淋于零，施電動機(jī)屈不轉(zhuǎn)。崗但在交過流分量崇作用下數(shù)，電動挪機(jī)在停吧止位置桌處微振鞭，這種皂微振有請動力潤告滑作用螞，可消劫除電動弊機(jī)啟動猜時的靜田摩擦，鹽減小啟撒動電壓寄。（2）當(dāng)學(xué)UAB>0時，兩Us的正脈古寬大于開負(fù)脈寬信，直流嚷分量大熄于零，伏V1和V4的導(dǎo)通閘時間長木于V2和V3的導(dǎo)通擺時間，沃流過繞貌組中的率電流平舅均值大朽于零，菠電動機(jī)傷正轉(zhuǎn)，甜且隨著枯U1增加，轉(zhuǎn)陵速增加。懸（3）變當(dāng)UAB<0時，罪Us的直流棵分量小肉于零，粱電樞繞捎組中的紛電流平烤均值也套小于零精，電動極機(jī)反轉(zhuǎn)順，且反薯轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速獨隨著U1減小而增貿(mào)加。53（4）疲當(dāng)V1和V4或V2和V3始終導(dǎo)墳通時，柴電動機(jī)線在最高礎(chǔ)轉(zhuǎn)速下蹄正轉(zhuǎn)或判反轉(zhuǎn)。54554.3族交流寶伺服電炸動機(jī)一.交夾流伺服倡電動機(jī)會的種類1、同步型嫂（SM裁）：采用個永磁結(jié)格構(gòu)的同依步電動仔機(jī)，又生稱無刷盯直流伺達(dá)服電動鹽機(jī)。特點：無接降觸換向電部件需要磁噸極位置瓜檢測器躁（如編臥碼器）具有直跨流伺服殖電動機(jī)段的全部代優(yōu)點。564.3蒼交流伺服憑電動機(jī)一.交掀流伺服舒電動機(jī)贏的種類2、感應(yīng)型（版IM）：籠型拖感應(yīng)電歐動機(jī)特點：對定溫子電流勝的激勵將分量和書轉(zhuǎn)矩分膠量分別躺控制。具有直流蒙伺服電動柿機(jī)的全部駝優(yōu)點。57二、交淺流伺服唇電動機(jī)曲的調(diào)速異步電動威機(jī)的轉(zhuǎn)速圈方程為轟（4-邊14）酷式中,n為電動機(jī)謎轉(zhuǎn)速；s匯為轉(zhuǎn)差率奇。變頻調(diào)速間接變蘭換方式驚（交娃－直－盒交變頻騎）直接變煌換方式躲（交－椒交變頻耗）SPW攤M變頻厭調(diào)速58圖4-3嶼9交—肺直—交變商頻電路結(jié)嚴(yán)構(gòu)圖59圖4-3稅9交—容直—交變憂頻電路結(jié)六構(gòu)圖60三、SP槐WM變頻辨調(diào)速1、S淹PWM波耕形原理在采樣巧控制理頓論中有效一個重綢要的結(jié)淘論：沖篩量相等牽而形狀聞不同的要窄脈沖萄加在具公有慣性妖的環(huán)節(jié)階上時，哲其效果或基本相評同。沖釣量即指證窄脈沖豈的面積澡。這里候所說的叔效果基響本相同店，是指嗎環(huán)節(jié)的險輸出響洗應(yīng)波形天基本相煮同。下賞面來分唇析一下像如何用預(yù)一系列基等幅而急不等寬鞭的脈沖遍來代替答一個正真弦波。逮把圖4喇-40跟(a)監(jiān)所示的好正弦半服波波形昨分成N等份，追就可把嗎正弦半幻玉波看成鎖由N個皮彼此相拳連的脈撐沖所組換成的波鉗形。61這些脈夾沖寬度獲相等，巖都等于舟π／N答，但幅仍值不等華，且脈口沖頂部積不是水項平直線什，而是注曲線，襪各脈沖賭的幅值予按正弦孩規(guī)律變繩化。如撞果把上紅述脈沖家序列用論同樣數(shù)貴量的等歸幅而不吧等寬的臉矩形脈讀沖序列唐代替，順使矩形耽脈沖的逮中點和護(hù)相應(yīng)正糾弦等分乎的中點爐重合，拒且使矩剪形脈沖勇和相應(yīng)深正弦部總分面積沫（沖量理）相等鞋，就得融到圖4完-40舒(b)脈所示的債脈沖序西列，這勿就是P土WM波溫形。62圖4-4慚0正弦波熔PWM原孕理示意圖化(a)正敏弦半波；匪(b)P立WM波形632樣單相S輪PWM提控制原識理圖4-料41是娃采用電棵力晶體筆管作為塔開關(guān)器掠件的電全壓型單丹相橋式進(jìn)逆變電接路。徑控制V4或V3通斷的客方法如仆圖4-錄42所歲示。64圖4-4批1單湖相橋式P映WM逆變碧電路65圖4-4耍2單淋極性SP鳴WM控制河方式原理66圖4-染41所億示的單幟相橋式辦逆變電凡路采用獻(xiàn)雙極性肉控制方釀式時的炊波形如面圖4-邁43所壺示。67圖4-4較3雙翻極性PW護(hù)M控制方緊式原理68交流電摟動機(jī)變瓣頻調(diào)速言功率接俘口變頻調(diào)日速是交響流電動糧機(jī)調(diào)速象的發(fā)展牌方向，請而且有捏的變頻弱調(diào)速系壺統(tǒng)在動鵲態(tài)性能昆及穩(wěn)態(tài)寨性能的隱指標(biāo)上畫已超過庸直流調(diào)遠(yuǎn)速。因乞此在、永機(jī)電一退體化系烘統(tǒng)設(shè)計塵時可優(yōu)蕉先選用衛(wèi)交流電媽動機(jī)變禁頻調(diào)速涂方案。（1）變頻器竊的分類按照變閥頻方式洞和控制酒方式可偷分為按變頻望方式交-直-命交變頻器電壓型電流型交-交變帆頻按控制方解式脈沖寬度焰調(diào)制型（班PWM）脈沖幅扁度調(diào)制棍型（P蹲AM）矢量控制北型69（2）獸變頻器展選擇電動機(jī)的陸容量及負(fù)御載特性是村變頻器選扎擇的基本搖依據(jù)。循在鐘選擇變頻編器前，首蜘先要分析摟控制對象話的負(fù)載特蜻性并選擇耳電動機(jī)容辛量，根據(jù)蜻用途選擇做合適的變搖頻器類型兔，然后再默進(jìn)一步確掃定變頻器滾的容量。(3)鬼變頻昨器的使削用方法在人工控扁制系統(tǒng)中碰，只要在疾控制回路盆接線端上絮接上相應(yīng)嚴(yán)的機(jī)械開詳關(guān)即可實毒現(xiàn)變頻調(diào)制速。在自調(diào)動控制系孫統(tǒng)中，則參有三種方懇法：第一狠種使用繼匙電器開關(guān)榜電路，繼舒電器開關(guān)相受上位控絨制器的控近制，這種綢方法適用議于簡單的逃恒速控制秋，其控制寇電路如圖獲4-44亂α所示。70第二種方吼法是模擬顆控制方法闖，上位機(jī)鴿模擬通道下與控制回粉路的電壓販頻率設(shè)定牛端子或電很流頻率設(shè)們定端子相咸連其控制輝電路如圖討4-44梢b所示；第三種方困法是采用駐變頻器數(shù)移字接口板蔥，接口板笛是變頻器綿的選件鍵，將它接秩入變頻器吹后，變頻啟器就可以逆通過數(shù)字朽接口與上漿位控制器刑的并行輸盞出口直接列相連，以兼實現(xiàn)直接逮數(shù)字控制環(huán)，其控制伯電路如圖色4-44獵c所示。71圖4-4層4交頻器的噸三種控制聽方法72圖4-4妄4交頻器飯的三種聯(lián)控制方晴法73六.步賀進(jìn)電動晝機(jī)功率丑驅(qū)動接去口步進(jìn)電動惠機(jī)功率驅(qū)仔動接口包箱含環(huán)形脈曠沖分配器集和功率放攀大器兩部寨分。1.脈喬沖分配睡器的實洞現(xiàn)方法脈沖分竟配器有架兩種形矛式一種菜是由專東門環(huán)形考分配集弟成電路蓬或數(shù)字樣時序邏輸輯電路胖構(gòu)成的冤硬件分俯配器，醫(yī)如CH躲250潛三相步填進(jìn)電動武機(jī)的脈疾沖分配鎖器集成使電路74CLENJ3RJ3LJ6RJ6L功能11000雙三拍正轉(zhuǎn)10100雙三拍反轉(zhuǎn)10010單六拍反轉(zhuǎn)10001單六拍正轉(zhuǎn)01000雙三拍正轉(zhuǎn)00100雙三拍反轉(zhuǎn)00010單六拍正轉(zhuǎn)00001單六拍反轉(zhuǎn)1XXXX不變X0XXXX不變0XXXX不變1XXXXX不變CH25寧0功能真須值表75硬件環(huán)遍形分配躁電路原以理圖76轉(zhuǎn)向1—2相通電CPWVU代碼轉(zhuǎn)向正A000101H反AB101103HB201002HBC311006HC410004HCA510105HA000101H三相六拍讀分配狀態(tài)772.步進(jìn)電動坡機(jī)功率放醋大的形式（1）單期電壓功率若放大圖圖4-畢45為寇該電路恐的原理毀圖，是消步進(jìn)電火動機(jī)控父制中最用簡單的棵一種驅(qū)挨動電路史，在本石質(zhì)上它扒是一個青簡單的楊功率反逮向器。除單電壓助功率放墊大電路奶的最大支特點是李結(jié)構(gòu)簡范單，缺剖點是工合作效率塵低，在瞧高頻工碰作狀態(tài)宴時，效污率尤其漸差。圖4-4刑6所示為抱恒流功放兇電路，它楊是單電壓破功率放大時電路的一蓮種改進(jìn)電際路。該賀電路的特述點是用恒違流源代替凈外接電阻徒RC,使功財率大為戶降低，坦電源效諸率得到富提高。78圖4-振45末單骨電壓功素率放大亞電路原夾理圖79圖4-4答6妄恒念流功放電穗路原理圖ILIDIe80（2）棟雙電壓宵功率放包大電路雙電源煩功率放絮大電路知圖81（3）斬鹿波型功率辣放大電路鋸此憐類電路有扁兩種：一吊種是斬波起恒流型；蔑另一種是搜斬波平滑吧型。前者撤應(yīng)用較為膛廣泛。斬波恒流佳功放是利弱用斬波方執(zhí)法使電流鵲恒定在額聞定值附近即，典型電言路如圖4趴-47a猾所示。從提高葛高頻工寨作性能烘及店員鉆效率的師角度看導(dǎo)，斬波長恒流型堪功放電宿路可以不用較高珍的電源嚼電壓，瘋同時無鄭需外接趁電阻來嘩限定額萬定電流遺和減小蘿時間常勉數(shù)，但兄是由于群電流波威形呈鋸蒜齒形，罷驅(qū)動時睬會有較洽大的電員磁噪聲捷。要消渣除電磁橫噪聲，本有兩種虜措施：嶼一是使修斬波頻派率提高慶至超聲灶波頻率舒；另一遠(yuǎn)種是使夢步進(jìn)電語動機(jī)各距相采用師同一個醒頻率的絡(luò)斬波信符號。82恒頻脈寬享調(diào)制功放瞞電路就是溝按上述兩床個措施設(shè)衣計的一種模常用的功城放電路，屆其電路原竭理圖及輸靜入波形如目圖4-4瀉8所示。告恒頻脈寬況調(diào)制功率芝放大電路短不但有較喝好的高頻賓特性，而捉且有效地催減少了步湯進(jìn)電動機(jī)昂的電磁噪褲聲，同時勇還降低了蔬功耗。但觸由于斬波嘩頻率較高拆，對功放拴管及續(xù)流恩二極管的荒頻率響應(yīng)魂要求較高零。另外，起這種電路扯的低頻振黎蕩較高。83iLUSUP(a)uINubuLttt(b)圖4-4掩7斬波話恒流功放豪電路84ttttu1u2u3iL圖4-4逗8恒流輛脈寬調(diào)制譽(yù)功放電路854.4赴直線電塘動機(jī)與旋轉(zhuǎn)電柜動機(jī)傳動瓣相比，直沃線電動機(jī)妻傳動主要格具有下列籃優(yōu)點：1)直步線電動曠機(jī)由于營不需要贈中間傳袍動機(jī)械奔，因而鞠使整個華機(jī)械得啄到簡化藏，提高忌了精度摘，減少挽了振動牛和噪聲蒜。2)快皺速響應(yīng)頓。用直搏線電動理機(jī)驅(qū)動將時，由肚于不存拌在中間毛傳動機(jī)腥構(gòu)的慣龍量和阻誓力矩的攪影響，表因而加攻速和減渣速時間央短，可污實現(xiàn)快鼠速啟動鈴和正反紀(jì)向運(yùn)行阻。3)儀楚表用的戴直線電舟動機(jī)，稱可以省澤去電刷翅和換向渾器等易樣損零件腿，提高直可靠性茫，延長圈使用壽鞋命。4)直制線電動決機(jī)由于重散熱面涉積大，柿容易冷丸卻，所惑以允許撞較高的哪電磁負(fù)鐮荷，可租提高電辛動機(jī)的漫容量定刮額。5)裝保配靈活撥性大，閣往往可五將電動處機(jī)和其紗它機(jī)件塔合成一知體。86一、直俘線感應(yīng)叢電動機(jī)直線感宿應(yīng)電動室機(jī)可以區(qū)看作是懶由普通證的旋轉(zhuǎn)夫感應(yīng)電冒動機(jī)直填接演變希而來的典。87一、直蠟線感應(yīng)剛電動機(jī)88一、直豬線感應(yīng)或電動機(jī)89一、直戶線感應(yīng)膠電動機(jī)管型直叔線感應(yīng)及電動機(jī)90二、直線貍直流電動翅機(jī)永磁直頂線直流振電動機(jī)91二、直煎線直流娃電動機(jī)電磁式滋直線直逝流電動關(guān)機(jī)92三、直線開步進(jìn)電動喬機(jī)934.5祝控制夠電動機(jī)縣選擇與淡計算一、步綢進(jìn)電動舍機(jī)選擇司與計算醋實例簡易數(shù)鉛控車床裙的縱向甘(z軸征)進(jìn)給熱系統(tǒng)，劈燕通常是叉采用步怒進(jìn)電動袋機(jī)驅(qū)動環(huán)滾珠絲耀杠，帶謠動裝有騾刀架的肺拖板做區(qū)往復(fù)直結(jié)線運(yùn)動畢，其工際作原理較圖如圖刪4-2徑8，其敏中工作打臺即為煙拖板。944.5光控制電動購機(jī)選擇與浸計算一、步進(jìn)存電動機(jī)選緞?chuàng)衽c計算英實例已知拖板潔重量W=逆2000柴N，拖板樹與貼塑導(dǎo)選軌間的摩桑擦系數(shù)μ桶=0.0跟6，車削然時最大切曲削負(fù)載F興z=21仗50N(轎與運(yùn)動方披向相反)悶，y向切擊削分力F販y=2F界z=43積00N(齒垂直于導(dǎo)追軌)，要洋求導(dǎo)軌的孩進(jìn)給速度貸為v1=眉10-5扮00mm叢/min集，快速行翁程速度v遭2=30遙0mm/干min，但滾珠絲杠挑名義直徑繭d0=3甲2mm，幼導(dǎo)程L=轎6mm，塵絲杠總長植L=14幫00mm薪，拖板最很大行程為愁1150古mm，定倆位精度±苗0.01熊mm，試姻選擇合適呀的步進(jìn)電郵動機(jī)，并原檢查其起泉動特性和換工作速度麗。954.5胳控制典電動機(jī)鋒選擇與貫計算解：1．脈孫沖當(dāng)量瘡的選擇初選三相芝步進(jìn)電動面機(jī)的步距堆角為0.旺75／1輔.5，當(dāng)葵三相六拍仁運(yùn)行時，誓步距角β攤=0.7場5，其每垮轉(zhuǎn)脈沖數(shù)初選脈沖棍當(dāng)量(每尖輸入一個景指令脈沖壯，步進(jìn)電舅動機(jī)驅(qū)動蜜工作臺的枯移動距離聚，單位m惹m／p)殊δ=0抓.01m磁m／p，仆由此可得撲中間齒輪辰傳動i為選小齒輪建