1、精品文檔你我共享控制系統設計一、動作控制方式及特點機電一體化產品的動作控制方式是指其執行機構從一點移動到另一點的過程中，對位置、速度或加速度等的控制方式。（一）位置控制方式位置控制方式按其控制指令來分， 有絕對值控制方式和增量值控制方式。 絕對值控制方式是先確定基準坐標系， 以此坐標系的坐標值為位置控制指令。 而增量值控制方式則以從當前位置向下一個位置移動所需的移動量為控制指令。1、步進電動機定位這種定位方式的結構最簡單。它是以步進電機為執行單元，用對應于所需移動動量的脈沖數驅動步進電動機進行定位的，常用于定位精神要求不太高的地方。由于步進電動機的啟動脈沖頻率有上限，超過此頻率就會出現丟步現象

2、、破壞脈沖與轉角的比例關系， 因此，在使用一定頻率脈沖的情況下，難于提高動作速度。在采用計算機控制的機電一體化產品中， 使用計算機程序進行運算， 可在不丟步的范圍內緩慢加速， 接近目標位置時緩慢減速，達到目標位置時停止，提高了使用步進電動機時的運轉速度。2、直流（或交流）伺服電動機定位（絕對值方式）對于高速度和高精度的定位，需采用反饋控制。 檢測位置反饋信號的位置檢測傳感器，也有絕對值和增量值兩種控制方式。絕對值方式位置檢測器多使用感應同步器、旋轉變壓器等， 將檢測的信號反饋給給指令輸入端并與絕對值指令信號進行比較， 通過控制使兩者一致。 圖 1 為其原理框圖， 它由計算機發出位置指令信號，通

3、過 D/A 轉換為模擬信號，并與檢測出的位置反饋信號進行比較。3、直流（或交流）伺服電動機定位（增量值方式）這是利用計算機的一種增量式脈沖控制直流（交流）伺服電動機的方式，其原理如圖2 所示。在直流伺服電動機上裝有脈沖發生器， 由于電動機只能轉動相應于脈沖數轉角，因此，用直流伺服電動機的高速響應性實現了類似于步進電動機的功能。這種方法是在要求高性能定位的機電一體化產品中常用的方法。腹有詩書氣自華精品文檔你我共享（二）速度控制方式1、速度的模擬反饋控制速度的模擬控制原理如圖3 所示。電動機為直流（或交流）伺服電動機， 采用測速發電機產生的與電動機轉速成比例的電壓，作為速度反饋信號。其工作原理是利

4、用電壓比較電路，以設定電壓U 1 與測速發電機的輸出電壓U3 之差 U 的形式求出廟宇轉速與實際轉速之差。如果實際轉速比設定轉速低，電壓差就大，從而電樞電壓U 2增大，電動機轉速也升高， 于是電動機就以規定電壓與測速發電機輸出電壓大致相同時的轉速連續旋轉。2、速度的數字反饋控制速度的數字反饋控制如圖4 所示。這種控制方式為鎖相閉控制，可以實現高精度的速度控制，適合于音頻設備的速度控制。控制伺服放大器的輸出與輸入脈沖和速度反饋脈沖的相位差a 成正比。 速度指令脈沖采用頻率為f2 脈沖系列， 用相位比較器比較兩個脈沖信號的相位差，通過控制使其相尊達到一致，從而達到控制速度之目的。（三）伺服控制的分

5、類按動力源來分，目前使用的伺服控制機構有電氣伺服和電一液（氣）伺服等類型。在電一液伺服控制機構中（見圖 5），目標值 P1 增加時，則它與位置反饋信號 P0 的偏差 E 為正，電一液伺服閥的滑閥離開中位右移， 液壓源的高壓油流入油缸的左側。 同時， 油缸右側的油經伺服閥返回油箱，油缸活塞桿向右移動，用位置傳感器（如電位器）檢測活塞桿的位置，腹有詩書氣自華精品文檔你我共享傳感器的輸出為 P0，當 P0 與目標值 P1 的偏差 E 為零時，伺服滑閥返回中位，活塞桿停止定位。電氣伺服機構也是以同樣的方法進行位置控制的，如圖6 所示。目標值P1 增加，偏差信號 E 為正時， DC伺服電動機的伺服放大器

6、產生驅動電流I ，電動機轉動， 經減速器減速帶動負載轉動。負載軸（或電動機軸）上裝有角度傳感器（如編碼器），產生檢測信號P0 與目標值P1 進行比較，負載軸（或電動機軸）一直回轉到偏差值E 為零時停止。除上述根據動力源對伺服控制機構進行分類外，還可以根據位置，速度及控制信號的處理方法進行分類。對電氣伺服機構來說，可分為以下幾種：1、模擬伺服控制如圖 7 所示，偏差的運算及電動機的位置、速度信號等全部使用模擬信號控制就是模擬伺服控制。用模擬運算回路進行偏差的運算，用電位器進行位置檢測，用測速發電機進行速度檢測。這種伺服方式是最早被采用的，也是最基本的伺服方式。2、數字伺服控制如圖 8 所示， D

7、C伺服電動機的轉角與速度全部用脈沖編碼器檢測，目標值與位置信號的偏差用計數器進行運算。這種使用數字控制回路進行偏差運算及位置與速度檢測運算的方式就是數字DC伺服控制。控制位置時，首先由偏差計數器對指令脈沖計數，并通過 D/A 轉換器將這個數字信號值變換成模擬信號輸入到伺服放大器，伺服放大器的腹有詩書氣自華精品文檔你我共享輸出驅動DC伺服電動機轉動。通過脈沖編碼器將電動機的回轉鋝變換成脈沖信號，反饋到偏差計數器， 當反饋信號與指令信號的偏差為零時，電動機停止回轉。又能由于電動機的回轉速度與脈沖編碼器的頻率成比例，所以用 F/U（頻率 / 電壓）轉換器將脈沖頻率變換成直流電壓就可以等到速度信號。3

8、、軟件伺服控制如圖 9 所示，位置與速度反饋環的運算處理全部由微型計算機實時地用軟件進行處理的伺服控制可以稱為軟件伺服。將脈沖編碼器與測速發電機檢測到的電動機轉角與速度信號讀入微型計算機， 并用預先編好的計算機程序對上述信號 （按著采樣周期）進行實時運算處理，然后由計算機發出驅動電動機的信號。從確保伺服系統的穩定性來看，也可以將速度信號的一部分直接反饋給伺服放大器。這種方法不但硬件結構簡單，而且可以用軟件靈活地對伺服系統做各種補償，這是它的最大特點。但是，因為微型計算機的運算程序直接插入到伺服系統中， 采樣周期一長， 對伺服系統的特性就有影響， 不但使控制性能變差，還使伺服系統變得不穩定。 為

9、此，就要求微型計算機對數據要具有高速運算和調整處理的能力。二、伺服驅動控制技術（一）步進電動機驅動電源步進電動機的運行特性與配套使用的驅動電源有密切關系。 驅動電源由脈沖分配器和功率放大器組成，如圖 10 所示。驅動電源是將變頻信號源（計算機或數控裝置等）送來的脈腹有詩書氣自華精品文檔你我共享沖信號及方向信號按照要求的配電方式自動地循環供給電動機各相繞組，以驅動電動機轉子正反向旋轉。變頻信號源是可以提供從幾赫茲（HZ）到幾萬赫茲（HZ）的頻率信號連續可調的脈沖信號發生器。 因此，只要控制輸入電脈沖的數量和頻率就可精確控制步進電動機的轉角和速度。1、脈沖分配器步進電動機的各相繞組必須按一定的順序

10、通電才能工作。這種使電動機繞組的通電方式按一定規律變化的電子部件稱為脈沖分配器或環形分配器。實現環形分配的方法有三種。 一種是采用計算機軟件利用查表或計算方法進行脈沖分配的環行分配器，簡稱“軟環分” 。表 1 為三相六拍分配狀態，可將表中狀態代碼01H， 03H， 02H， 06H，05H 列入程序數據表中，通過軟件可依次提取數據并經脈沖分配具有更多的優點。由于“軟環分”占用計算機的運行時間，故會使插補一次的時間增加，易影響步進電動機的運行速度。另一種是采用小規模集成電路（三個雙穩態觸發器）搭接成脈沖環形分配器，如圖11 所示為三相六拍環形分配器。 第三種是采用專用環形分配器集成電路器件，如

11、CH250即為一種三相步進電動機環形分配器，它可以實現三相步進電動機的各種環形分配，使用方便，接口簡單。表 1三相六拍分配狀態轉向1-2 相通電CPCBA代碼轉向A000101HAB101103H正B201002H反BC311006HC410004HCA510105HA000101H腹有詩書氣自華精品文檔你我共享2、功率放大器從計算機輸出口或從環形分配器輸出的信號脈沖電流一般只有幾個毫安，不能直接驅動步進電動機，必須采用功率放大器將脈沖電流進行放大，使其到幾電培至十幾安培， 從而驅動步進電動機運轉。由于電動機各相繞組都是繞在鐵心上的線圈，所以電感較大，繞組通電時，電流上升受到限制，因而影響電動

12、機繞組電流的大小。繞組斷電時，電感中磁場的儲能元件將維持繞組中已有的電流不能突變，在繞組斷電時會產生反電動勢，為使電流盡快衰減，并釋放反電動勢，必須增加適當的續流回路。步進電動機所使用的功率放大電路有電壓型和電流型。電壓型又分為單電壓型、 又電壓型（高低壓型） ，電流型中有恒流驅動、斬波驅動等。 單電壓電路如圖 12 所示， 圖中 WA、WB、W分別為步進電動機的三相繞組，每相繞組由一組放大器驅動。放大器輸入端與脈沖環型分B配器相連。沒有脈沖輸入時，功率放大器3DK4和 3DK15 均截止。繞組中無電流通過，電動機不轉；當 A 相通電，電動機轉動一步。脈沖依次加入A、 B、C 三個輸入端時，三

13、組放大器分別 驅動不同的繞組，使電動機一步一步地轉動。電路中與繞組并聯的二極管D 起續流作用，即在功放管截止時， 使儲存在繞組中的能量通過二極管形成續流回路泄放，從而保護功放管。 與繞組串聯的電阻R 為限流電阻， 限制通過繞組的電流不致超過其額定值，以免電動機過度發熱甚至被燒壞。R 的阻值一般在 5 20 范圍內選取。該電路結構簡單，但電阻R串在大電流回路中，要消耗能量，使放大功率降低，同時由于繞組電感L較大，電路對脈沖電流的反應較慢，因此，輸出脈沖波形差、輸出功率低。這種放大器主要用于對速度要求不高的小型步進電動機。目前實際采用的電路大多選用改進型電路，如高低雙電源供電，恒流供電和斬波供方式

14、，在應用過程中可參考相關資料。3、細分驅動上述提到的步進電動機的各種功率放大電路都是按照環形分配器決定的分配方式， 控制電動機各相繞組的導通或截止，從而使電動機產生步進運行，步距角的大小只有兩種， 即整步工作或半步工作。 步距角由步進電動機結構確定。如果要求步進電動機有更小的步距角或者為減小電動機振動、噪聲等原因， 可以在每次輸入脈沖切換時，不是將繞組電流全部通入或切除，而是分級地改變相應繞組中的電流大小，則電動機轉子的每步運行也只有步距角的一部分。這里繞陰電流不是一個方波，而是階梯波， 額定電流是臺階式的投入或切除，若電流分成n 個臺階，則轉子步距角普為正常值的1/n。這種將一個步距解細分成

15、若干步的驅動方法稱為細分驅動。細分驅動的特點是：腹有詩書氣自華精品文檔你我共享（ 1）在不改動電動機參數的情況下，能使步距角減小。但細分后的步距角精度不高，功率放大電路也變得復雜；（ 2）能使步進電動機運行平衡，提高勻速性，并能減弱或消除振蕩。要實現細分， 需要將繞組中的矩形電流波改成階梯形電流波，即設法使繞組中的電流以若干個等幅等寬度階梯上升到額定值，并以同樣階梯從額定值下降到零。圖 13（ a）為四階梯細分電路原理，它利用4 只功率晶體管作為開關元件，其基極開關電壓 U 1U 4 的波形如圖13（ b）所示。在繞組電流上升過程中，4 只功率晶體管按順序導通。每導通一個，繞組中電流便上升一個

16、臺階。步進電動機也跟著轉動一小步。接高壓UDD 的晶體管，其作用是加快各晶體管導通初期繞組電流上升速度。在繞組電流下降過程中，4 只功率晶體管按順關斷。為使每關斷一個晶體管，電流都能快速下降一個臺階，在關斷任一個低壓管前，可先將剩下的全部關斷一段時間，使繞組通過泄放回路放電，然后再重新開通。（二）微處理器的問世，給步進電動機控制器設計開辟了新的途徑，各種單片微型計算機的迅速發展和普及，為設計功能很強而價格低廉的步進電動機控制器提供了條件。使用微型計算機對步進電動進行控制有串行和并行兩種方式。1、串行控制具有串行控制功能的單片機系統與步進電動機驅動電源之間具有較小的連線。在種系統中，驅動電源中必

17、須含有環形分配器。控制方式如圖14 所示。2、并行控制使用微機系統的數個端口直接控制步進電動各相的導通與截止，導通與截止的順序通過軟件來實現，因此可不用硬件環形分配器，步進電動機的轉動方向由軟件邏輯決定。這種控制方式（見圖15），簡化了硬件結構，充分利用了計算機資源，但占用了計算機的運行時間。（三）步進電動機速度控制對于點位控制系統，從起點至終點的運行速度都有一定要求。如果要求運行的速度小于系統的極限啟動頻率，則系統可以按要求的速度直接啟動，運行至終點后可立即停發脈沖串而令其停止工作，系統在這樣的運行方式下速度可認為是恒定的。但在一般情況下，系統的極限啟動頻率是比較低的，而要求的運行速度往往較

18、高。如果系統以要求的速度直接啟動該速度已超過極限啟動頻率而不能正常啟動，可能發生丟步或根本不能運行的情況。系統運行起來之后， 如果到達終點時突然停發脈沖串， 令其立即停止， 則因為系統的慣性原因， 會發生沖過的現象， 使點位控制發生偏差。 因此在點位控制過程中， 運行速度都需要一個加速一恒速一減速一（低恒速）一停止的過程。如圖16 所示。各種系統在工作過程中，都要求加減速過程時間盡量短， 而恒速埋單盡量長。 特別是在要求快速響應的工作中， 從起點至終點運行的時間要求最短，而恒速的速度最高。升速規律一般可有兩種選擇一是按照直線規律升速；二是按指數規律升速。按直線規律升速時加速度為恒值，要求步進電

19、動機的轉矩為恒值。從電動機本身的矩一頻特性來看，在轉速不是很高的范圍內，輸出的轉矩可認為基本恒定。但實際上電動機轉速升高時，輸出轉矩將有所下降，如按指數規律升速，加速度的變化接近電動機輸出轉矩隨轉速變化的規律。對升速過程的控制有很多種方法，軟件編程也十分靈活，技巧很多。此外，利用模擬/數字集成電路也可能實現升降速控制，但實現起來復雜且不靈活。（四）直流伺服電動機的控制方法直流伺服電動機在機電一體化設備中作為動力元件，其功能是將輸入的受控電壓/電流能量，轉換為電樞軸上的角位移或錯落角速度輸出。直流伺服電動機用直流供電，為調節電動機轉速和方向，需要對其直流電壓的大小和方向進行控制。目前常用可控硅直

20、流調速驅動和晶體管脈寬調速驅動兩種方式。腹有詩書氣自華精品文檔你我共享1、可控硅（ SCR）直流驅動方式可控硅又稱為晶閘管， 是一種大功率的半導體器件。 既有單向導電的整流作用， 又有可控的開關作用。 可能用作整流電路給直流電動機供電， 若將專用的觸發電路與整流電路相結合起來，可以實現直流電動機的調速。（ 1）SCR 是半控型器件，只能控制其開通，不能控制其關斷。（ 2）它的工作頻率也不能太高（小于400HZ），這限制了它的應用。（ 3）通態損耗小，控制功率大。（ 4）起開關作用時，沒有機械抖動現象。20 世紀 70 年代后期， 可關斷晶閘管 （GTO ）、功率晶閘管 （GTR ）、功率場控晶

21、體管 （功率 MOS FET ）等全控型（既可控制開通又可控制關斷）器件及其模塊的出現和實用化使得對電能的控制和轉近進入嶄新的領域。特別是 20 世紀 80 年代出現的絕緣門極雙極晶體管（ 1GBT ），兼有 GTR 和功率 MOSFET 兩者的全部優點，因而獲得廣泛的應用。圖17 是它的結構示意圖和圖形符號。它是 PNPN4 層半層體3 端器伯， 有 3 個 PN 結 J1、J2、J3；3 個引出電極A 、K 、G。電極名稱：A 為陽極： K 為陰極； G 為門極（也稱控制極） 。它的等效電路如圖17 所示。門極電流IG的注入，使T2 產生 I C2 ，I C2 又使 T 1 產生 IC1，

22、這進一步增大了T 2 的基極電流，從而加速了晶閘管的飽和導通。對圖17 進行分析可行出如下三點結論：（ 1）晶閘管導通必須具備兩個條件：一是陽極A 與陰極 K 之間要加正向電壓（圖中為UA ）；二是門極G 與陰極 K 之間也要有足夠的正向電壓和正向電流（圖中為UG 和 IC）。（ 2）晶閘管一旦導通，門極即失去控制作用，只要維持陽極電位高于陰極電位和陽極電流 IA 大于維持電流 I K 就可繼續導通。（ 3）為使晶閘管關斷， 必須使陽極電流 I A 減小到維持電流 IK 以下， 這只有使陽極電壓減小到零或者反射的方法來實現。普通晶閘管可以用于可控整流（AC DC ）電路，逆變（DC AC ）電

23、路和其他開關電路。圖 18 是單相全控橋式整流電路。圖19 是整流電壓波形，其中UG 是觸發脈沖波形，a為觸發角， 要由觸發電路提供。所以整流電路的控制實際上就是觸發控制角a 的控制， 在直流電動機的調速過程中實際上也是通過調整a 角來進行控制的。2、晶體管脈寬調制（PWA ）直流調速驅動晶體管脈寬調制直流調速系統與用頻率信號作開關的晶閘管系統相比，具有以下特點：（ 1）由于系統主電源采用整流濾波，因而對電網波形影響小，幾乎不產生諧波影響。（ 2）由于晶體管開關工作頻率很高（在 2KH Z 左右），因此系統的響應速度和穩速精度等性能指標都較好。（ 3）電樞電流的脈動量小，容易連接，不必外加濾波

24、電抗器也可平衡工作。（ 4）系統的調速范圍很寬，并使傳動裝置具有較好的線性。使用寬調速伺服電動機，可達 1000 倍以上調速范圍。（ 5）系統使用的功率元件少，線路簡單，用4 個功率三極管就可組成可逆式直流脈寬調速系統。由于晶體管直流脈寬調速系統具有上述特點，所以它一出現就受到廣泛的應用和重視，發展非常迅速。晶體管 PWM 直流調速系統工作原理：晶體管PWM 直流調速系統，實際上是利用晶體管的開關工作特性，調制恒定電壓的直流源，按一個固定的頻率來接通與斷開放大器，并根據外加控制信號來改變一個周期內“接通”與“斷開”時間的長短，使加在電動機電樞上電腹有詩書氣自華精品文檔你我共享壓“占空比”改變，

25、即改變電樞兩端平均電壓大小，從而達到控制電動機轉速的目的。要了解 PWM 調速系統的工作原理，關鍵要了解PWM 放大器的工作原理。PWM 放大器都是由脈沖頻率發生器、電壓一脈沖變換與分配器、功率放大器等部分組成，如圖20 所示。脈沖頻率發生器可以是三角波脈沖發生器或者為鋸齒波脈沖發生器，它的作用是產生一個頻率發生器送來三角波電壓 U0 在其中混合后，產生一個寬度被調制了的開關脈沖信號。分配器的作用是將電壓一脈沖變換器輸出的脈沖信號按一定的邏輯關系分別送到功率放大器的各個晶體管基極， 以保證各晶體管協調工作。功率放大器工作在開關狀態，其對寬度被調制了的脈沖信號進行功率放大以驅動主電路的功率晶體管

26、。圖21 所示是一個電壓一脈沖變換器線路及調制原理的波形圖。當控制電壓U e 為零時，輸出電壓U A 和 UB 的脈沖寬度相同，且等于 T/2（ T 為三角波的周期） 。當 U e 為正時， U A 的寬度大于T/2 ， UB 的寬度小于T/2，如圖21（b）所示； 當 U e 為負時，情況則相反。由此可得到UA 、UB 兩種不同的被調制直流電壓。（五）交流伺服電動機的控制方法由于交流伺服電動機在結構上分為兩類，因此在控制方式上也采用不同的方法。1、同步（ SM）開明伺服電動機控制方法采用永久磁鐵磁場的同步電動機不需要磁化電流控制，只要檢測磁鐵轉子的位置即可，故比 IM 型伺服電動機容易控制。

27、轉矩產生機理與直流伺服電動機相同。 SM 型伺服電動機的控制框圖如圖 22 所示。2、異步（ IM ）型伺服電動機的控制方法感應式異步電動機結構堅固，制造簡單，價格低廉， 因而具有很好的發展前景，代表了將來的伺服技術的方向。 該電動機相對同步電動機伺服系統控制比較復雜， 而且電動機低速運行時還存在著效率低、發熱嚴重等有待克服的技術問題。該電動機常用的控制方法有：（ 1）矢量控制 即利用微處理器和計算機數控（ CNC ）對交流電動機作磁場的矢量控制。把交流電動機的作用原理看作和直流電動機相似，像直流電動機那樣實現轉矩控制。M=C M Ia式中 CM 轉矩系數； 氣隙磁通，Wb。對于補償較好的電動

28、機， 電樞反應影響很小， 當激勵電流不變時， 轉矩與電樞電流成正比，控制電流就等于控制轉矩， 所以比較容易實現良好的動態性能。 而交流異步電動機的轉矩與轉子電流 I 2 的關系為M=C M I 2cos?式中，氣隙磁通 ，轉子電流I2，轉子功率因數cos? 是滑差系數S 函數，難以直接控制。比較容易控制的是定子電流I1，而定子電流I1 又是轉子電流I 2 的折合值與激勵電流I0的矢量和。 因此，要準確地動態控制轉矩顯然比較困難。 矢量變換控制方式設法在交流電動機上模擬直流電動機控制轉矩的規律，以使交流電動機具有同樣產生控制電磁轉矩的能力。矢量變換控制的基本思路是按照產生同樣的旋轉磁場這一等效原

29、則建立起來的。眾所周知，三相固定的對稱繞組A 、 B、 C，通以三相正弦平衡交流電流i a, i b, i c 時，即產生轉速為 0 的旋轉磁通 ，如圖 23 所示。產生旋轉磁通不一定非要三相不可，除三相以外。二相、四相對稱繞組，通以兩相平衡電流ia 和 ib（時間上相差 900）時，所產生的旋轉磁通 ，當旋轉磁場的大小和轉速都相等時，圖23（a）、 (b) 兩套繞組等效。圖23(c) 中有兩個匝數相等、 互相垂直的繞組M和 T，分別通以直流電流 i M 和 iT，產生位置固定的磁通 。如果使兩個繞組以同步轉速旋轉，磁通 也隨著旋轉起來， 可以和圖 23（a）、(b)繞組等效。當觀察者站在鐵心

30、上和繞組一起旋轉時，會認為是通以直流的互相垂直的固定繞組。如果取腹有詩書氣自華精品文檔你我共享磁通 的位置和 M繞組的平面正交， 就和等效的直流電動機繞組沒有差別了，如圖 24 所示，其中 Fa 是電樞磁勢， F1 是激磁磁勢， 繞組 1-1是等效的激磁繞組， 繞組 a-a 是與帶換向器的電樞繞組等效的繞組。這時圖23(c) 中的 M繞組， T 繞組相當于電樞繞組。這樣以產生旋轉磁場為準則，圖23（ a）中三相繞組、圖 23(b)的二相繞組與圖 23(c)中的直流繞組等效。三相電流ia, i b, i c與 i 和 i之間存在著確定的關系，即矢量, i , 以及 iMT變換關系。要保持和為某一

31、定值，則流ia, i b, ic 必須按一定的規律變化。只要按照這個規律去控制三相電流 ia,i b, i c，就可以等效地控制 iM 和 i T，達到控制轉矩的目的，從而得到和直流電動機一樣的性能。如圖 24 所示，矢量控制系統的工作原理如下：由插補器發出速度指令，在比較器與檢測器來的信號 （經過 D/A 轉換）相與之后， 再經放大器磅出轉矩指令M（ M=3/2K S 2,式中，IK S 為比例系數， I2 為電樞電流， 為有效磁場束） ，至矢量處理電路，該電路由轉角計算回路、乘法器、比較器等組成。另一方面，檢測器的輸出信號也被送到矢量處理電路中的轉角計算回路，將電動機的回轉位置 變換成 s

32、in 2/3)和 sin( 4/3)信號，由矢量處rr,sin( rr理電路輸出 Msin 2/3)和 Msin( 4/3)3個電流信號， 經放大并與電動機回路的r , Msin( rr電流檢測信號比較之后，經脈寬調制（ PWM ）電路放大之后，控制三相橋式晶體管電路，使交流伺服電動機按規定的轉速旋轉， 并輸出所需要的轉矩值。 檢測器檢測出的信號還可送到位置控制回路，與插補器來的脈沖信號進行比較，完成位置環控制。（ 2）變頻調速控制由電動機學可知，交流感應電動機的轉速n 與下列因素有關，即n 60f (1 s) p式中n電動機轉速，r/min ；?外加電源頻率，H Z；P電動機極對數；S滑差率

33、。要改變交流電動機的轉速，則可根據實際需要，采用改變電動機極對數p、滑差率 S 或電動機的外加電源頻率 ?三種方法。目前高性能的交流調速時電動機的最大轉矩不變，需要維持磁通恒定， 這時就要求定子供電電壓做相應調節。因此對交流電動機供電的變頻器（VFD）一般都要求兼有調壓調頻兩種功能。近年來， 由于晶閘管以及大功率晶體管等半導體電力開關的問世， 它們具有接近理想開關的性能，促使變頻器迅速發展。根據改變定子電壓U及定子供電頻率的不同比例關系，具有不同的變頻調速方法，從而研制了各種類型的大容量、高性能變頻器，使交流電動機調速系統在工業上得到推廣應用。實現變頻調速的方法很多，可分為交一直一交變頻、交一

34、交變頻、脈寬調制（PWM）變頻等。PWA變頻調速是最近發展起來的，其觸發電路輸出是一系列頻率可調的脈沖波。脈沖的幅值恒定而寬度可調，因而可以根據U1/ ?1 比值在變頻的同時改變電壓，并可按一定規律調制脈沖寬度，如按正弦波規律調制，這就是SPWM變頻調速。SPWM變頻的工作原理可用圖 24 和圖 25 加以說明。 若希望變頻輸出為圖 24（ a）所示的正弦波電壓，則它可以用圖 24（ b）所示一系列幅值不變的矩形脈沖來等效，只要對應時間間隔內的矩形脈沖的面積和正弦波與橫軸包含的面積相等即可。可以理解， 單位周波內的脈沖數越多，等效的精度越高，諧波分量也越小。腹有詩書氣自華精品文檔你我共享與直流

35、 PWM相似， SPWM也分單極和雙極兩種工作方式。圖26 為單極式SPWM的波形圖。其控制控制是將相同極性的正弦波基準信號UR 與等幅等距的三角波UT 相比較，以其交點為相應變流器件換流的開關點，交點間隔即為被調制脈沖的寬度。可以看出，隨著UR 與幅值和頻率的變化， 調制的脈沖也會在寬度和頻率上做相應的變化，保證了變頻要求的U1/ ?1=常值。對負半周可通過反向器得到負的脈沖波。顯然，必須使UR UT，才能有正確的開關點。當正弦波每個周期內脈沖足夠多時，相應區間內的脈沖面積與正弦波面積近似相等。由于這種脈沖波每半個周期內只有一種極性，故稱單極性。圖 27 為正弦波脈寬調制（ SPWM）變頻調

36、速系統。 SPWM系統的組成和線路比較復雜，現在已有專用的 SPWM集成組件供選用，設計時可參閱有關參考書。 出師表兩漢：諸葛亮先帝創業未半而中道崩殂， 今天下三分， 益州疲弊， 此誠危急存亡之秋也。然侍衛之臣不懈于內，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報之于陛下也。誠宜開張圣聽，以光先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使內外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費祎、董允等，此皆良實，志慮忠純，是以先帝簡拔以遺陛下：愚以為宮中之事，事無大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補闕漏，有所廣益。將軍向寵，性行淑均，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之曰“能 ”，是以眾議舉寵為督：愚以為營中之事，悉以咨之，必能使行陣和睦，優劣得所。親賢臣， 遠小人， 此先漢所以興隆也； 親小人， 遠賢臣， 此后漢所以傾頹也。