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直流伺服电动机的控制与驱动

信息来源:MOTEC直流伺服电机代理商-深圳兴弘泰自动化
直流伺服电动机的控制与驱动松下伺服一级代理-兴弘泰自动化
 控制信号由计算机控制系统给定,通过接口和功放电路驱动直流伺服电动机。
  功放电路又称功率放大器,目前主要有两种:
  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。
  一、PWM晶体管功率放大器的工作原理
  
  1.电压—脉宽变换器
  作用:根据控制指令信号对脉冲宽度进行调制,用宽度随指令变化的脉冲信号去控制大功率晶体管的导通时间,实现对电枢绕组两端电压的控制。
  
  2.开关功率放大器
  作用:对电压—脉宽变换器输出的信号Us进行放大,输出具有足够功率的信号Up,以驱动直流伺服电动机。
  开关功率放大器常采用大功率晶体管构成。根据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式。
  
  二、PWM晶体管功率放大器的数学模型
  如果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端的电压Ua为:
  
  展开成傅里叶级数,得:
  
  
  由于晶体管的切换频率(即Us的频率)通常高于1000Hz,比直流伺服电动机的频带高得多,因而所有的谐波(即交流分量)都将被电动机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。考虑到PWM晶体管功率放大器所具有的限幅特性,可得到其数学模型如下:
  
  
  三、设计功放电路时应注意的问题
  1.切换频率的选择
  1)切换频率应使电动机轴产生微振,以克服静摩擦,改善运行特性,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,以使电动机电枢感抗足够大,减小电动机内产生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,以防止共振产生。
  2.大功率晶体管的选择
  大功率晶体管工作在开关状态,其允许的开关频率一定要大于切换频率,而且开关特性要好,导通后的压降要小,反向耐压要高,以保证驱动电路和电动机性能的发挥。
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