直流伺服电动机的控制与驱动

发布日期:2022-12-04
直流伺服电动机的控制与驱动

电工优优今天要和大家分享的直流伺服电动机的控制与驱动相关信息,接下来我将从直流伺服电动机的调节特性,直流伺服电动机的结构原理与一般什么基本相同,直流伺服电动机的工作原理这几个方面来介绍。

控制信号由计算机控制系统给定,通过接口和功放电路驱动直流伺服电动机。

功放电路又称功率放大器,目前主要有两种:

1.晶闸管功率放大器

2.晶体管脉冲宽度调制(PWM)功率放大器。

一、PWM晶体管功率放大器的工作原理

1.电压—脉宽变换器

作用:根据控制指令信号对脉冲宽度进行调制,用宽度随指令变化的脉冲信号去控制大功率晶体管的导通时间,实现对电枢绕组两端电压的控制。

2.开关功率放大器

作用:对电压—脉宽变换器输出的信号Us进行放大,输出具有足够功率的信号Up,以驱动直流伺服电动机。

开关功率放大器常采用大功率晶体管构成。根据各晶体管基极所加的控制电压波形,可分为单极性输出、双极性输出和有限单极性输出三种方式。

二、PWM晶体管功率放大器的数学模型

如果忽略功放电路中晶体管的导通压降,则UP的幅值与电源电压UC相等。设三角波周期为T,US的正脉冲宽度为TP,则一个周期内电枢绕组两端的电压Ua为:

展开成傅里叶级数,得:

由于晶体管的切换频率(即Us的频率)通常高于1000Hz,比直流伺服电动机的频带高得多,因而所有的谐波(即交流分量)都将被电动机的低通滤波作用所衰减掉。这样,式中的交流分量可忽略,从而简化为Ua=2UcUi/UTpp。考虑到PWM晶体管功率放大器所具有的限幅特性,可得到其数学模型如下:

三、设计功放电路时应注意的问题

1.切换频率的选择

1)切换频率应使电动机轴产生微振,以克服静摩擦,改善运行特性,但微振的最大角位移不应大于允许的角位置误差。

2)切换频率应选得足够高,以使电动机电枢感抗足够大,减小电动机内产生的高频功耗和交流分量的影响。

3)切换频率应高于系统中任一部件的谐振频率,以防止共振产生。

2.大功率晶体管的选择

大功率晶体管工作在开关状态,其允许的开关频率一定要大于切换频率,而且开关特性要好,导通后的压降要小,反向耐压要高,以保证驱动电路和电动机性能的发挥。

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