什么是永磁交流伺服电机的失步

永磁交流伺服电机原理

近年来由于无刷式伺服（马达）电机(brushless servo motor)制造与控制技术的急速发展，再加上大规模集成电路与半导体功率组件的进步 ，使其商品化产品日益增多，在高性能伺服应用场合如计算机控制数值工具机、工业机器人等，均已逐渐取代了传统式的有电刷的直流伺服电机(dc servo motor)。无刷式伺服 电动机主要可分为两大类(表1) (1)无刷式直流伺服电机(brushless dc servo motor)，一般亦称的为永磁式同步电机(PM synchronous motor) 或永磁式交流伺服 电机(PM ac servo motor)，(2)感应式交流伺服电机(induction ac servo motor)。

无刷式直流伺服电机采用内装式的霍尔效应(Hall-effect)传感器组件来检测转子的绝对位置以决定功率组件的触发时序，其效用有如将直流伺服电机的机械式电刷换相(mechanical commutation)改为电子式换相(electronic commutation)，因而去除了直流伺服 电动机因电刷所带来的限制。目前一般永磁式交流伺服电机的回接组件多采用解角器(resolver) 或光

基于矢量控制的永磁同步交流伺服电机控制系统

电子信息工程系 电子信息科学与技术专业 胡柏和

指导教师 林益平

摘要：本文详细介绍了永磁同步交流电机的矢量控制理论，并根据矢量控制理论运用DSP实现了对永磁同步交流伺服电机的电流、速度和位置的三闭环控制，最后给出实验结果及其分析。

关键词：永磁同步交流伺服电机；矢量控制；SVPWM；TMS320F2812

1引言

近年来,采用全数字控制方法,以永磁交流电机为控制对象的全数字交流伺服系统正在逐渐取代以直流电机为控制对象的直流伺服系统和采用模拟控制技术的模拟式交流伺服系统。全数字交流伺服系统采用矢量控制方法,可实现优良的控制品质。

利用高速的数字信号处理器TMS320F2812可实现对交流电机运行的位置、速度和电机电枢电流的高精度控制。

2矢量控制

2.1 矢量控制理论的提出

1971年，由德国Blaschke等人首先提出了交流电动机的矢量控制（Transvector Contrl）理论，从理论上解决了交流电动机转矩的高性能控制问题。其基本思想是在普通的三相交流电动机上设法模拟

永磁交流伺服电机的工作原理与更换新编码器后的常规零位校正方法

永磁交流伺服电机的编码器相位为何要与转子磁极相位对齐

其唯一目的就是要达成矢量控制的目标，使d轴励磁分量和q轴出力分量解耦，令永磁交流伺服电机定子绕组产生的电磁场始终正交于转子永磁场，从而获得最佳的出力效果，即“类直流特性”，这种控制方法也被称为磁场定向控制（FOC），达成FOC控制目标的外在表现就是永磁交流伺服电机的“相电流”波形始终与“相反电势”波形保持一致，如下图所示：

图1

因此反推可知，只要想办法令永磁交流伺服电机的“相电流”波形始终与“相反电势”波形保持一致，就可以达成FOC控制目标，使永磁交流伺服电机的初级电磁场与磁极永磁场正交，即波形间互差90度电角度，如下图所示：

图2

如何想办法使永磁交流伺服电机的“相电流”波形始终与“相反电势”波形保持一致呢？由图1可知，只要能够随时检测到正弦型反电势波形的电角度相位，然后就可以相对容易地根据电角度相位生成与反电势波形一致的正弦型相电流波形了。

在此需要明示的是，永磁交流伺服电机的所谓电角度就是a相（U相）相反电势波形的正弦（Sin）相位，因此相位对齐就可以转化为编码器相位与反电势波形相位的对齐关系；另一方面，电角度也是转

永磁交流伺服电机的工作原理与更换新编码器后的常规零位校正方法

永磁交流伺服电机的编码器相位为何要与转子磁极相位对齐

其唯一目的就是要达成矢量控制的目标，使d轴励磁分量和q轴出力分量解耦，令永磁交流伺服电机定子绕组产生的电磁场始终正交于转子永磁场，从而获得最佳的出力效果，即“类直流特性”，这种控制方法也被称为磁场定向控制（FOC），达成FOC控制目标的外在表现就是永磁交流伺服电机的“相电流”波形始终与“相反电势”波形保持一致，如下图所示：

图1

因此反推可知，只要想办法令永磁交流伺服电机的“相电流”波形始终与“相反电势”波形保持一致，就可以达成FOC控制目标，使永磁交流伺服电机的初级电磁场与磁极永磁场正交，即波形间互差90度电角度，如下图所示：

图2

如何想办法使永磁交流伺服电机的“相电流”波形始终与“相反电势”波形保持一致呢？由图1可知，只要能够随时检测到正弦型反电势波形的电角度相位，然后就可以相对容易地根据电角度相位生成与反电势波形一致的正弦型相电流波形了。

在此需要明示的是，永磁交流伺服电机的所谓电角度就是a相（U相）相反电势波形的正弦（Sin）相位，因此相位对齐就可以转化为编码器相位与反电势波形相位的对齐关系；另一方面，电角度也是转

交流伺服电机说明书

交流伺服电机 90CB系列

绝缘电阻——500VDC 100MΩ Min 绝缘强度——1500VAC 1Min

环境温度—— -20℃ ～ +50℃

绝缘等级——B级

技术数据

90CB075C-001012 90CB100C-001011 90CB120C-001011技术参数 单位 90CB050C-001011

031312 031351 031379 031369 货物编码

W 500 750 1000 1200 额定输出功率

N·m 1.59 2.39 3.18 3.82 额定转矩

N·m 4.78 7.16 9.55 11.46 瞬间最大转矩

额定转速

rpm 3000 rpm

3600

最高转速 电机转子惯量 转矩系数 额定相电流 瞬间最大相电流 电枢绕组相电阻 电枢绕组相电感 机械时间常数 电气时间常数 重量 编码器 负载惯量 适配驱动器

kg·cm2 1.66 2.36 3.07 3.42

N·m/A 0.53 0.56 0.57 0.65

A 2.52 3.58 4.65 4.91 A 7.55 10.73 13.96 14.73

4.54 3.3 1.91 1.69 Ω

mH 12.1

课程设计报告

（运动控制实践设计报告）

学 院：电气工程与自动化学院 题 目：运动控制实践

专业班级：自动化123班 学 号：21号 学生姓名：谢斌

指导老师：朱文虎 、林飞老师

日 期：2015年1月30日星期五

摘 要

我们生活在信息与科技高速发展的信息时代，高科技产品的更新的换代也是

越来越快。作为21世纪的大学生，我们身处这样的环境中，就必须使自己能够适应这个社会所需。自动化作为处在科技前沿的专业，我们学生就要打好基础， 跟上时代的步伐。

分拣控制系统在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。是工业控制及现代物流系统的重要组成部分，实现物料同时进行多口多层连续的分拣。在社会各行业如：物流配送中心、邮局、仓库等行业得到广泛应用。

本文在对熟悉了自动及分拣系统的原理的基础上，根据一定的分拣要求，采用了整体化的设计思想，充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化，设计了一个物料传送及分拣系统。此系统以PLC为主控制器，结合传感器技术，气动装置和位置控制等技术，并运用梯形图编程，实现对铁质、铝质和不同颜色的材

课程设计报告

（运动控制实践设计报告）

学 院：电气工程与自动化学院 题 目：运动控制实践

专业班级：自动化123班 学 号：21号 学生姓名：谢斌

指导老师：朱文虎 、林飞老师

日 期：2015年1月30日星期五

摘 要

我们生活在信息与科技高速发展的信息时代，高科技产品的更新的换代也是

越来越快。作为21世纪的大学生，我们身处这样的环境中，就必须使自己能够适应这个社会所需。自动化作为处在科技前沿的专业，我们学生就要打好基础， 跟上时代的步伐。

分拣控制系统在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。是工业控制及现代物流系统的重要组成部分，实现物料同时进行多口多层连续的分拣。在社会各行业如：物流配送中心、邮局、仓库等行业得到广泛应用。

本文在对熟悉了自动及分拣系统的原理的基础上，根据一定的分拣要求，采用了整体化的设计思想，充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化，设计了一个物料传送及分拣系统。此系统以PLC为主控制器，结合传感器技术，气动装置和位置控制等技术，并运用梯形图编程，实现对铁质、铝质和不同颜色的材

浙江大学

博士学位论文

永磁交流伺服系统及其控制策略研究

姓名：许振伟

申请学位级别：博士

专业：控制理论与控制工程

指导教师：蒋静坪

20030701

浙江大学博士学位论文

摘要

永磁同步电机（ＰＭＳＭ）伺服系统在工农业牛产和航天技术等领域的应用十分广泛，由于其自身的结构和运行特点，ＰＭＳＭ的具有很多独特的优点，本文主要从控制理沦和实际系统两个方面对永磁同步电机伺服系统进行了全面而深入的研究，并完成了一台数控铣床的研制。

首先对ＰＭＳＭ伺服系统进行了建模，在研究了其物理方程、转矩方程和等效电路的基础上提出了ＰＭＳＭ的数学模型并对仿真技术进行了简单的介绍。

基于内模控制，设计了电流环解耦控制器，改善了电流环性能，而且控制器只有一个可调参数，简化了设计。对于嵌入式ＰＭＳＭ，根据在电流幅值一定的条件下最大输出转矩与口（为等效电流矢量和ｑ轴之间的相位角）之间的关系，将磁阻转矩转换为输出转矩从而提高了输出转矩，改善了系统的控制性能；在速度环采用单步模型算法控制，其计算量比较少，提高了系统的实时性和鲁棒性。

针对传统控制方法对电机数学模型依赖性强的缺点，结合模糊控制实时性好和预测控制鲁棒性强的优点构造了模糊预测控制器，可以解决模糊控制器不具有消除系统稳态误差的问题，大大提高了控

无刷直流方永磁波电机控制特性及其交流伺服系统控制策略

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永磁无刷直流方波电机控制特性及其交流伺服系统控甘工大气程翌肃业学电工系 堑 陈

【要 l末文在夺忻水硅无利直谴电动机结构组成的基础上建立 j量槿型 .析 1 BL CM酌控制特性厦产摘乏学分 D生转矩脉动酌原因 -叶其交流伺服系统拄制幕略进行 j综鲁评价 .出谊系统争后鸵展可向并提

【键词】永磁材料关

无刷直流电动机 (I C )转矩脉动 B M D

一

、

引

言

永磁同步电动机按其工作原理、动电流和控制驱方式的不同，可分为具有正弦波反电势的永磁同步电动机 ( Ms )具有梯形波反电势的永磁同步电动 P M和机 -者叉称为无刷直流电动机 ( L C )。 L CM后 B D M B D

和 P M相比 MS具有更明显的优越性；馈装置简单，反 不需要采用永磁同步伺服电机 ( MS中的绝对位置 P M)编码器或旋转变压器；功率密度更高、出转矩更大；辖控制结构更为简便 .电机和逆变器各自的潜力得到使更充分的发挥]。因此 .磁无刷直流伺肥电机的应用永和研究受到广泛的重视本文从建立永磁无刷直流伺服电动机的数学

步进电机和交流伺服电机性能比较 您查询的关键词是：伺服电机 追踪 如果打开速度慢，可以尝试快速版；如果想保存快照，可以添加到搜藏。 (百度快照谨为网络故障时之索引，不代表被搜索网站的即时页面。) 步进电机和交流伺服电机性能比较

作者：大天使，2005-4-13 19:32:00 发表于：《运动控制论坛》共有178人回复，12215次点击 1.步进电机和交流伺服电机性能比较

步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。

随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。

一、控制精度不同

两相混合式步进电机(永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB）)步距角一般为3.6°、 1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72°、0.36°。也有一些高性能的步进电机步距角更