交流伺服電機(jī)技術(shù)行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

摘要：  目前，新型的永磁交流伺服電機(jī)發(fā)展迅速，尤其是從方波控制發(fā)展到正弦波控制后，系統(tǒng)性能更好，它調(diào)速范圍寬，尤其是低速性能優(yōu)越。

關(guān)鍵字：  交流伺服電機(jī)，放大電機(jī)

自動(dòng)控制系統(tǒng)不僅在理論上飛速發(fā)展，在其應(yīng)用器件上也日新月異。模塊化、數(shù)字化、高精度、長(zhǎng)壽命的器件每隔3～5年就有更新?lián)Q代的產(chǎn)品面市。

傳統(tǒng)的交流伺服電機(jī)特性軟，并且其輸出特性不是伺服電機(jī)單值的;步進(jìn)電機(jī)一般為開(kāi)環(huán)控制而無(wú)法準(zhǔn)確定位，電動(dòng)機(jī)本身還有速度諧振區(qū)，pwm調(diào)速系統(tǒng)對(duì)位置跟蹤性能較差，變頻調(diào)速較簡(jiǎn)單但精度有時(shí)不夠，直流電機(jī)伺服系統(tǒng)以其優(yōu)良的性能被廣泛的應(yīng)用于位置隨動(dòng)系統(tǒng)中，但其也有缺點(diǎn)，例如結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在超低速時(shí)死區(qū)矛盾突出，并且換向刷會(huì)帶來(lái)噪聲和維護(hù)保養(yǎng)問(wèn)題。

目前，新型的永磁交流伺服電機(jī)發(fā)展迅速，尤其是從方波控制發(fā)展到正弦波控制后，系統(tǒng)性能更好，它調(diào)速范圍寬，尤其是低速性能優(yōu)越。

交直流伺服電機(jī)系統(tǒng)

下面從功率驅(qū)動(dòng)、性能、保護(hù)電路等方面，敘述其和直流伺服電機(jī)系統(tǒng)的不同特點(diǎn)。

功率驅(qū)動(dòng)

對(duì)于在雷達(dá)上經(jīng)常使用的直流伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率放大部分，當(dāng)天線重量輕，轉(zhuǎn)速慢，驅(qū)動(dòng)功率較小時(shí)，一般為幾十瓦，可以直接用直流電源控制電動(dòng)機(jī)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)功率要求在近千瓦或千瓦以上時(shí)，選擇驅(qū)動(dòng)方案，也即放大直流電動(dòng)機(jī)的電樞電流，就是設(shè)計(jì)伺服系統(tǒng)的重要部分。大功率直流電源目前采用較多的有：晶體管功放、晶閘管功放和電機(jī)放大機(jī)等等。對(duì)于千瓦級(jí)的晶體管功放使用的較少?？煽毓杓夹g(shù)在上世紀(jì)60～70年代初得到快速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，但因當(dāng)時(shí)的各方面原因，如可靠性等，不少產(chǎn)品放棄了可控硅控制。目前的集成驅(qū)動(dòng)模塊一般都為晶體管或晶閘管制造。電機(jī)放大機(jī)是傳統(tǒng)的直流伺服電機(jī)的功放裝置，因其控制簡(jiǎn)單，結(jié)實(shí)耐用，目前的新型號(hào)的雷達(dá)產(chǎn)品上仍有采用。下面主要以放大電機(jī)為例，和交流伺服電機(jī)比較其優(yōu)缺點(diǎn)。

放大電機(jī)常稱為擴(kuò)大機(jī)，一般是用交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)串聯(lián)的兩級(jí)直流發(fā)電機(jī)組，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)直流控制。兩組控制繞組，每組的輸入阻抗為幾千歐，若串接使用輸入阻抗約10千歐，伺服電機(jī)一般為互補(bǔ)平衡對(duì)稱輸入，當(dāng)系統(tǒng)輸入不為零時(shí)打破其平衡，使放大電機(jī)有輸出信號(hào)。當(dāng)輸入電流為十幾到幾十毫安時(shí)其輸出可達(dá)100v以上的直流電壓和幾安到幾十安的電流，直接接到直流伺服電機(jī)的電樞繞組上。其主要缺點(diǎn)是體積重量大，非線性度，尤其在零點(diǎn)附近不是很好，這對(duì)于要求高的系統(tǒng)需要仔細(xì)處理。

而交流伺服電機(jī)都配有專門的驅(qū)動(dòng)器，它在體積和重量上遠(yuǎn)小于同功率的放大電機(jī)，它靠?jī)?nèi)部的晶體管或晶閘管組成的開(kāi)關(guān)電路，根據(jù)伺服電機(jī)內(nèi)的光電編碼器或霍爾器件判斷轉(zhuǎn)子當(dāng)時(shí)的位置，決定驅(qū)動(dòng)電機(jī)的a、b、c三相應(yīng)輸出的狀態(tài)，因此它的效率和平穩(wěn)性都很好。所以不像控制放大電機(jī)需要做專門的功放電路。這種電機(jī)一般都為永磁式的，驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的a、b、c三相變化的電流控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此稱為交流伺服電機(jī);驅(qū)動(dòng)器輸入的控制信號(hào)可以是脈沖串，也可以是直流電壓信號(hào)(一般為±10v)，所以也有將其稱為直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。

兩種電機(jī)的簡(jiǎn)單試驗(yàn)比較

對(duì)兩種電機(jī)作過(guò)簡(jiǎn)單的試驗(yàn)比較：只要將系統(tǒng)原先的直流誤差信號(hào)直接接入交流伺服驅(qū)動(dòng)器的模擬控制輸入端，用交流伺服電機(jī)和它的驅(qū)動(dòng)器代替原先的差分功放、電機(jī)放大機(jī)和直流伺服電機(jī)，而控制部分和測(cè)角元件等均不變，簡(jiǎn)單比較兩種方案的輸出特性。