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      大功率驅動器驅動小功率伺服電機會產生哪些影響

      作者: http://www.songxiasifu.com發表時間:2020-06-09 10:26:48瀏覽量:584

      本文日弘忠信來講述,使用大功率驅動器驅動小功率伺服電機會產生哪些影響。讀完后您就會發現,原來這樣使用的話對于電機的影響還是很大的。
      文本標簽:伺服電機

      本文日弘忠信來講述,使用大功率驅動器驅動小功率伺服電機會產生哪些影響。讀完后您就會發現,原來這樣使用的話對于電機的影響還是很大的。

       

      一、電流傳感器的直流殘余電壓

      加在電流調節器輸入端的電流反饋,來自電流傳感器。電流傳感器的輸出比例于電動機電流,但與電動機的動力回路電位隔離。電流傳感器通經常存在1%到2%的直流殘余電壓E0。電流傳感器的最大輸出電壓對應于驅動器的峰值電流,因此直流殘余電壓在電流環中引起相當于1%到2%峰值直流殘余電流I0

       

      二、直流殘余電流對直流有刷電機運行影響

      1對電流環的影響:對電流指令ICMD產生偏置,實際電流指令為ICMD- I0。當ICMD=0時,電機將產生轉矩T0=Kt·(-I0),使電機旋轉。

      2對速度環的影響:對速度環的運行沒有影響,只是使速度調節器的輸出偏置了I0。當VCMD=0時,速度調節器的輸出為I0,電流調節器的輸入為I0I00,電動機速度為0(電機不轉)。

       

      三、相定子電流流入三相對稱繞組,產生定子合成磁場。合成磁場和與該磁場垂直的轉子磁場相互作用,產生使電機連續旋轉的轉矩。轉子主磁場呈正弦分布,三相繞組在主磁場內對稱分布。

      其中,φPeak為轉子正弦磁場的峰值

      相繞組的轉矩常數為:

      KTPhase=kt·φPhase


      每相繞組的轉矩常數:

      KTA= kt·φA

      kt·φPeak·Sin(θ)KTPhase·Sin(θ)

      KTB= kt·φB

      kt·φPeak·Sin(θ-120)=KTPhase·Sin(θ-120)

      KTC= kt·φC

      kt·φPeak·Sin(θ-240)=KTPhase·Sin(θ-240)

       

      A相繞組產生的轉矩:

      TA=KTA·IA=KTPhase·[IPeak·Sin2(θ)- I0·Sinθ]

      = KTPhase·[IPeak·1/2·(1-Cos(2θ))- I0·Sinθ]

      =1/2 ·KTPhas·eIPeak -1/2· KTPhase·IPeak· Cos(2θ)- KTPhase·I0·Sinθ

       

      B相繞組產生的轉矩:

      TB=KTB·IB=KTPhase·[IPeak·Sin2(θ-120) +2I0·Sin(θ-120)]

      =KTPhase·[IPeak·1/2·(1-Cos(2θ-120))+ 2I0·Sin(θ-120)]

      =1/2·KTPhase·IPeak -1/2·KTPhase·IPeak·Cos(2θ-120)+ KTPhase·2I0·Sin(θ-120)

       

      C相繞組產生的轉矩:

      TC=KTC·IC=KTPhase·[IPeak·Sin2(θ-240)-I0·Sin(θ-240)]

      =KTPhase·[IPeak·1/2·(1-Cos(2θ-120))-I0·Sin(θ-240)]

      TC=1/2·KTPhase·IPeak-1/2·KTPhase·IPeak·Cos(2θ-240)-KTPhase·I0·Sin(θ-240)

       

      電動機產生的總的轉矩:

      等于三相繞組產生的轉矩之和

      Tm= TA + TB + TC

      Tm=3/2· KTPhase·IPeak-1/2·KTPhase·IPeak· [Cos(2θ)+ Cos(2θ-120)+ Cos(2θ-240)]

      + KTPhase·(2I0·Sin(θ-120)I0·Sinθ-I0·Sin(θ-240))

      Tm=3/2·KTPhase·IPeak3·KTPhase·I0·Sin(θ-120)

      Tm=3/2·KTPhase·√2·IRMS3·KTPhase·I0·Sin(θ-120)

      Tm=KTRMS·IRMSKTPhase·√2I0·Sin(θ-120)

       

      可以看出:

      考慮到電流傳感器的直流殘余電流I0,電動機產生的轉矩除了使電機連續旋轉的轉矩KTRMS·IRMS外,還有由電流傳感器的直流殘余電流引起的轉矩的正弦脈動:

      KTPhase·√2I0·Sin(θ-120)

       

      轉矩脈動的頻率與電機的轉速及極對數成正比:

      f = p·N/60

      其中p為電機的極對數,N為電機的轉速(rpm)。

      電流指令為0時,電機將產生頻率為f = p·N/60的正弦振動。

      03“大馬拉小車”引起較大轉矩、轉速波動

       

      相位控制的直流無刷電機的運行存在轉矩波動,引起轉矩波動的因素很多,其中一個因素是電流傳感器的直流殘余電壓引起的轉矩波動。

       

      轉矩波動的頻率與電機的轉速及極對數成正比。例如,一個6極電機的轉速為600 rpm,則由電流傳感器的直流殘余電壓引起的轉矩波電流傳感器通常有1%到2%的直流殘余電壓,相對于驅動器峰值電流的1%到2%。對20 A驅動器來說,峰值電流為40 A,電流傳感器2%的直流殘余電壓相對于400 mA。如果用20 A驅動器驅動一個連續電流只有1 A的直流無刷電機,400 mA引起的轉矩波動將是電動機連續轉矩的40%,這是絕對不能允許的。

       

      電流傳感器的直流殘余電壓隨著驅動器額定電流的增大而增大,因此選擇大功率驅動器驅動小功率伺服電機(大馬拉小車),將產生不必要的轉矩波動,引起轉速的波動。

      2020-06-09 584人瀏覽

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