永磁交流伺服電機應(yīng)用中需重點考慮的幾個問題

　　引言

　　由于永磁交流伺服電機具有響應(yīng)快、功率密度大、效率高、運行平穩(wěn)等特點，目前在自動化應(yīng)用等行業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是在應(yīng)用中，很多工程師對永磁交流伺服電機繞組相序和編碼器信號相序如何判別；電機關(guān)鍵參數(shù)kt和ke的意義及如何在工程計算中有效利用這兩個參數(shù)；如何理解電機功率；工程應(yīng)用上如何利用這些參數(shù)等問題存在困惑。因此本文針對對這些問題，從工程應(yīng)用的角度出發(fā)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，以供讀者參考。

　　永磁交流伺服電機的基本原理

　　pmsm的定子繞組結(jié)構(gòu)為三相對稱繞組，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)為表面貼裝式永磁結(jié)構(gòu)或內(nèi)嵌式永磁結(jié)構(gòu)，其繞組反電動勢為正弦波，當(dāng)給電機定子繞組通入三相對稱的正弦波電流時，電機將產(chǎn)生連續(xù)的電磁轉(zhuǎn)矩。pmsm的轉(zhuǎn)子永磁體在工作氣隙內(nèi)產(chǎn)生接近正弦波的磁場，所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時就在電樞繞組上感生接近正弦波的反電動勢。pmsm的三相電樞繞組與180導(dǎo)通型半橋逆變電路相連接，驅(qū)動電壓是經(jīng)由空間矢量脈寬調(diào)制的脈沖電壓。電動機運行時，三相電樞繞組同時接通，在工作氣隙內(nèi)產(chǎn)生“連續(xù)式”圓形旋轉(zhuǎn)磁場。為了實現(xiàn)伺服控制，pmsm的位置傳感器可以采用旋轉(zhuǎn)變壓器或光電編碼器，目前工業(yè)應(yīng)用較多的是增量式光電編碼器。伺服驅(qū)動的編碼器一般需要兩組信號

　　1）a，b，z信號，其中a，b兩路脈沖相位差90，這樣可以方便的判斷電機轉(zhuǎn)向；z信號，則每轉(zhuǎn)輸出一個脈沖，用于基準(zhǔn)點定位（目前雷賽伺服不需要z信號）。

　　2）u，v，w信號三路脈沖信號彼此相位差120，每轉(zhuǎn)所發(fā)出的脈沖個數(shù)與電機極對數(shù)一致。根據(jù)u，v，w信號的高低電平關(guān)系就可以判斷電動機轉(zhuǎn)子現(xiàn)在的位置。

　　在電動機啟動前，根據(jù)u，v，w三路脈沖信號電平高低關(guān)系就可以估算出電動機磁極現(xiàn)在的位置。一旦電機旋轉(zhuǎn)起來，a，b信號則可精確檢測出轉(zhuǎn)子位置角度。

　　目前的主流pmsm伺服驅(qū)動基本都采用矢量控制技術(shù)，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

　　永磁交流伺服電機的相序如何定義或判別

　　在pmsm伺服電機的生產(chǎn)過程中，需有一道重要裝配調(diào)試工序來確保電機三相繞組反電動勢與編碼器信號u，v，w的合適相位關(guān)系，具體解釋如圖2、3、4、5所示。

　　永磁交流伺服電機的kt和ke

　　1）永磁電機的反電動勢常數(shù)ke

　　只要電機在轉(zhuǎn)動，必然會有線圈切割磁力線，所以會有反電動勢產(chǎn)生。對于具體的某型號電機，其轉(zhuǎn)動速度越快，則產(chǎn)生的反電動勢電壓越高。也即反電動勢電壓與電機轉(zhuǎn)速成正比。反電動勢常數(shù)ke 就是用來表示這種比例關(guān)系的。

　　ke=e/n（式中e為反電動勢，單位為v；n為電機轉(zhuǎn)速單位為krpm）。