交流伺服电机的工作原理
交流伺服电机的工作原理
伺服系统(servosystem)亦称随动系统，属于自动控制系统中的一种，它用来控制被控对象的转角(或位移)，使其能自动地、连续地、精确地复规输入指令的变化规律。它通常是具有负反馈的闭环控制系统，有的场合也可以用开环控制来实现其功能。在实际应用中一般以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统，例如数控机床等。使用在伺服系统中的驱动电机要求具有响应速度快、定位准确、转动惯量较大等特点，这类专用的电机称为伺服电机。其基本工作原理和普通的交直流电机没有什么不同。该类电机的专用驱动单元称为伺服驱动单元，有时简称为伺服，一般其内部包括转矩（电流）、速度和/或位置闭环。其工作原理简单的说就是在开环控制的交直流电机的基础上将速度和位置信号通过旋转编码器、旋转变压器等反馈给驱动器做闭环负反馈的PID调节控制。再加上驱动器内部的电流闭环，通过这3个闭环调节，使电机的输出对设定值追随的准确性和时间响应特性都提高很多。伺服系统是个动态的随动系统，达到的稳态平衡也是动态的平衡。
全数字伺服系统一般采用位置控制、速度控制和力矩控制的三环结构。系统硬件大致由以下几部分组成：电源单元；功率逆变和保护单元；检测器单元；数字控制器单元；接口单元。相对应伺服系统由外到内的"位置"、"速度"、"转矩"三个闭环，伺服系统一般分为三种控制方式。在使用位置控制方式时，伺服完成所有的三个闭环的控制。在使用速度控制方式时，伺服完成速度和扭矩（电流）两个闭环的控制。一般来讲，我们的需要位置控制的系统，既可以使用伺服的位置控制方式，也可以使用速度控制方式，只是上位机的处理不同。另外，有人认为位置控制方式容易受到干扰。而扭矩控制方式是伺服系统只进行扭矩的闭环控制，即电流控制，只需要发送给伺服单元一个目标扭矩值，多用在单一的扭矩控制场合，比如在小角度裁断机中，一个电机用速度或位置控制方式，用来向前传送材料，另一个电机用作扭矩控制方式，用来形成恒定的张力。
伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。
什么是伺服电机？有几种类型？工作特点是什么？
答：伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元
件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输
出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降.。
请问交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上有什么区别？
答：交流伺服要好一些，因为是正弦波控制，转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单，便宜。 永磁交流伺服电动机 20世纪80年代以来，随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展，永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展，各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向，使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。90年代以后，世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。
永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较，主要优点有：
⑴无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。
⑵定子绕组散热比较方便。
⑶惯量小，易于提高系统的快速性。
⑷适应于高速大力矩工作状态。
⑸同功率下有较小的体积和重量。
伺服电机内部的转于是永磁铁，驱动gS控制的u／V／W三相电形成电磁场 转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较 调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度{线数)。
两相电机和四相电机有何不同?真正的两相步进电机在定子上只有2个绕组，有4相出线，一般整步步距角为1.8半步为o。9”。在驱动器中，只要对两相绕组电流通断和电流方向进行控制就可以了。而4相步进电机在定子上有四个绕组，有8根出线，整步为O.9，半步为0.45 ．不过在驱动器中需要刘4个绕组进行控制， 电路的复杂性和成本都明显增加。所以一般我们都选择两相电机配两相驱动器．如果需要更小的步距角，可以采用细分驱动器。不过细心的用户会发现，四通电机公司生产的电机称为两相，实际有两相4线的，也有四相日线的；驱动器中有两相的却没有四相的。这是因为，四相绕组两两并联或串联后就成为两相绕组，这样四相电机就变成两相电机了，而串联和并联会带来电机．的绕组电阻和电感的成倍变化．从而带来电机运行性能的明显变化。一般来说，并联使用时，电机有较好的加速性能．高速力矩保持得好，但是电机需要输入2倍‘额定电流的电流．发热较大．对
驱动器输出能力的要求相应提高；而在串联使用时，电机有较好的低速稳定性，噪声和发热较小，对驱
动器要求不高 但是高速力矩损失较大。四通提供的驱动器全部呈两相的，所以电机也必须改接咸两相使用。这就是为什么我们往往要问客户电机，希望接成串联的还是并联的。过去我们的8线电机标成四相，但是经常造成客户误会．认为四相电机．和两相驱动器不匹配为了减少类似麻烦，后来将电机均标成两相的了。所以，我们有晌简单回答这个问题 两相电机．和四相电机实质上是一回事。两相和五相的混合式步进电机的应用场合有何一般来说．两相电机，步距角大．高速特性好，但是存在低速振动区。而五相电机步距角小，低速运行平稳，所以，在刘电机的运转精度要求较高，且主要在中低速段(一般低于日OOr／min) 的场合应选用五相电机．；反之，若追求电机的高速性能，刘精度及平稳性无太多要求的场合应选用成本较低的两相电机。另外．五相电机的力矩通常在2NM以上，对小力矩的应用，一般采用两相电机，而低速平稳性的问题可以通过采用细分驱动器的方式解决。如何控制步进电机的转动方向?当您的控制韶(上位机)发出的是双脉冲[即正负脉冲)或脉冲信号的幅值不匹配时，需要用我们的信号模块转换为5V单脉冲(脉：中加方向)。
(1)输入为双脉冲
信号模块的拨码开关应拨到 双脉：中 位置。当发正脉；中的，电机正转； 当发负脉冲的，电机反转。正负脉冲不可同时给，具体时序可参照信号模块说明书。
(2)输入为单脉冲
信号模块的拨码开关应拨到单脉冲”位置。当有脉冲输出时电机转动。改变方向信号的高低电平可改变电机转动方向。具体时序可参照信号模块说明书。伺服电机和步进电机相比，有何优势?和步进电机相比，伺服电机．有
以下几点优势
(1)实现了位置，速度和力矩的闭环控制．克服了步进电机．失步的问题。
(2)高速性能好，一般额定转速能达到2000一3000r／m巾。
(3)抗过载能力强，能承受三倍于额定转矩的负载，对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用。
(4)低速运行平稳．低速运行时不会产生类似于步进电机的步进运行现象。适用于有高速响应要求的
(5)电机加减速的动态相应肘间—般在几个毫秒之内。
(6)发热和噪声明显降低。如果对动态响应要求比较高，建议选择电机的转动惯量最好为负载转动惯量的2倍，否则只要负载的转动惯量小于电机的转动惯量即可。
步进电机．选型步骤：
(1)确定驱动机械装置
(2)计算负载力矩。
(3)计算负
载惯量。