DC伺服电机和交流伺服电机剖析 DC伺服电机驱动？槠饰

伺服电机是控制伺服系统中机械元件运行的发念头，是辅助电机的间接变速装置。伺服电机可以准确控制速率和位置，并将电压信号转换成扭矩和转速来驱动被控工具。伺服电机转子速率由输入信号控制，并能快速响应。在自动控制系统中，它作为执行机构，具有机电时间常数小、线性度高、启动电压低等特点。它可以将吸收到的电信号转换成电机轴上的角位移或角速率并输出。它分为两类：DC伺服电机和交流伺服电机。它的主要特点是信号电压为零时，没有旋转征象，转速随着扭矩的增添而匀速下降。

　　1、直流伺服电念头

事实上，DC伺服电机是一个单独激励的DC电机。它的结构和原理与通俗的单独励磁DC电机相同，只是DC伺服电机的输出功率小。

电枢控制：向电枢绕组施加控制信号，通过改变控制信号的巨细和极性来控制转子速率的巨细和偏向；磁场控制：控制信号施加到励磁绕组举行控制。

当DC伺服电机处于电枢控制时，电枢绕组为控制绕组，控制电压直接施加到电枢绕组上举行控制。励磁方法有两种：一种是用励磁绕组用DC电流励磁，称为电磁DC伺服电机；另一种使用永磁体作为磁极，省略了励磁绕组，称为永磁DC伺服电机。

(1)机械特征

当控制电压Uc改变时，机械特征的斜率稳固，以是其机械特征是一组平行的直线。

(2)调理特征

调理特征是指在一定转矩下电机转速n和控制电压Uc之间的关系。

从调理特征可以看出，在转矩稳固的情形下，如增强控制信号Uc，DC伺服电机转速增大，呈正比例关系；相反，当控制信号Uc削弱到一定值时，U1的DC伺服电机阻止转动，即当控制信号Uc小于U1时，电机被锁定，控制信号Uc必需大于U1才华使电机转动，以是U1称为启动电压。

电枢控制下的DC伺服电机的机械特征和调理特征是线性的，不保存“旋转”征象。

　　2、交流伺服电念头

交流伺服电机现实上是两相异步电机，以是有时也叫两相伺服电机。电机定子上有两相绕组，一相当为励磁绕组F，接交流励磁电源Uf，另一相为控制绕组C，接控制电压Uc。两个绕组在空间上相差90度，激励电压Uf和控制电压Uc具有相同的频率。

交流伺服电机的事情原理与单相异步电机相似。当交流伺服电机的励磁绕组毗连到励磁电流Uf时，若是施加到控制绕组的控制电压Uc为0(即没有控制电压)，则爆发脉冲磁场，电机没有启动转矩。

当由控制绕组施加的控制电压不是0，并且爆发的控制电流的相位差别于激励电流时，建设椭圆旋转

磁场(若是ic和If的相位差为90，则为圆形旋转磁场)，于是爆发启动转矩，电机转子旋转。若是电机参数与通俗单相异步电机相同，当控制信号消逝时，电机转速会下降

，但仍会继续一直地转动。伺服电念头在控制信号消逝后仍继续旋转的失控征象称为“自转”。

　　可以通过增添转子电阻的步伐来消除“自转”。

　　直流伺服电念头的驱动？

　　由于直流伺服电念头现实上就是一台小容量的他励直流电念头，因此，通俗直流电念头的种种驱动？橄质瞪暇捎美辞绷魉欧电念头。可是，一样平常而言，直流伺服电念头的容量远小于通俗驱动用直流电念头，即电枢驱动容量较小，而通俗直流电念头的驱动？橥ǔ６际怯τ糜谥写笕萘康牡缒钔纷魑缌η。另外，作为伺服电念头由于其控制的线性度、迅速性和快速性等的特殊要求，对驱动？榈男挛盘卣饕灿邢煊Φ囊。因此，直流伺服电念头往往需要有自己专门的驱动？。适用于直流伺服电念头的典范驱动电路现实上是一种直流线性功率放大器，它将直流控制信号直接举行电压和功率放大而驱动直流伺服电念头，如图1所示。因此，直流伺服电念头的驱动？橛纸凶鲋绷魉欧放大？。

　。1）直流伺服电念头驱动？榈幕拘问郊霸

　　原理上，直流伺服电念头驱动？橐灿晒β实缏泛涂刂频缏妨讲糠肿槌。而功率电路原理上有两种基本形式，这两种基本形式划分叫电压控制型（DSMDRV）和电流控制型（DSMDRC）。

　。2）用功率电子器件组成的驱动？镈SMDR

　　用功率电子器件可以组成一种带限流功效的电压控制型双向驱动？，

　。3）用功率集成电路组成DSMDR驱动？

　　由于直流伺服电念头通常是低电压小功率。因此，可以接纳一些通用功率集成电路组成直流伺服放大器直接驱动直流伺服电念头。别的，现在市场上已有专用于驱动直流伺服电念头的专用功率集成电路。这种集成电路具有很大的输出电流能力且用它们组成直流伺服放大器很是简朴和容易。

　　控制信号由盘算机控制系统给定，通过接口和功放电路驱动直流伺服电念头。

　　功放电路又称功率放大器，现在主要有两种：

　。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。

　　1、PWM晶体管功率放大器的事情原理

　。1）电压—脉宽变换器

　　作用：凭证控制指令信号对脉冲宽度举行调制，用宽度随指令转变的脉冲信号去控制大功率晶体管的导通时间，实现对电枢绕组两头电压的控制。

　。2）开关功率放大器

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

　　开关功率放大器常接纳大功率晶体管组成。凭证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法。

　　2、PWM晶体管功率放大器的数学模子

　　若是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头的电压Ua为：

　　睁开成傅里叶级数，得：

　　由于晶体管的切换频率（即Us的频率）通常高于1000Hz，比直流伺服电念头的频带高得多，因而所有的谐波（即交流分量）都将被电念头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Ｋ剂康絇WM晶体管功率放大器所具有的限幅特征，可获得其数学模子如下：

　　3、设计功放电路时应注重的问题

　　切换频率的选择

　。1）切换频率应使电念头轴爆发微振，以战胜静摩擦，改善运行特征，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，以使电念头电枢感抗足够大，减小电念头内爆发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，以避免共振爆发。

　　大功率晶体管的选择

　　大功率晶体管事情在开关状态，其允许的开关频率一定要大于切换频率，并且开关特征要好，导通后的压降要小，反向耐压要高，以包管驱动电路和电念头性能的施展。