第4章 电动机驱动与控制技术.ppt

1、第4章电机驱动与控制技术，4.1步进电机驱动与控制技术，4.2 DC电机驱动与控制技术，4.3交流电机驱动与控制技术，本章重点和难点，高职院校规划教材，第4章电机驱动与控制技术的重点和难点，本章重点：1步进电机的工作原理和驱动方式2。DC电机闭环调速系统的结构和工作原理。交流电机变频调速原理和控制方式本章难点：1步进电机环形分配器的工作方式2。脉宽调制技术。转差频率控制原理，第4章电机驱动与控制技术，41步进电机驱动与控制技术，42 DC电机驱动与控制技术，43交流电机驱动与控制技术，41步进电机驱动与控制技术，411步进电机基本结构与工作原理，412步进电机环形分配器与驱动电路，413步进电

2、机控制方式，411步进电机基本结构与工作原理，步进电机是一种将电脉冲信号转换成线性或角位移的执行器。对电磁步进电机、永磁步进电机、无功步进电机和感应式永磁步进电机进行了分类。步进电机在工业应用中广泛用作状态伺服元件、状态指示元件和动力伺服拖动元件，有时也用作位置控制和速度控制元件。步进电机的基本结构和工作原理主要由定子铁芯、转子铁芯和端盖组成。1.三相无功步进电机的基本结构，411步进电机的基本结构和工作原理，1。三相无功步进电机的基本结构，定子上有六个齿，分别缠绕有u、v、w三相绕组，形成三对磁极；转子上均匀分布着四个齿。411步进电机的基本结构和工作原理。三相无功步进电机的工作原理，步进电

3、机绕组每次通断时转子转动的角度称为步距角。该步进电机的步进角为30，411。步进电机的基本结构和工作原理是一种实用的三相反应式步进电机。除了步距角是小节距夹角的1/3之外，实际步进电机的工作原理与上述相同。411步进电机的基本结构和工作原理。上电模式，步进电机绕组的每次上电和断电操作称为一拍，每拍只有一个相绕组上电，其余绕组断电，因此这种上电模式称为单相上电模式。三相步进电机的单相上电方式称为三相单拍上电方式。两相绕组在步进电机通电周期的每一拍都通电，因此这种通电方式称为两相通电方式。当三相步进电机采用两相通电方式时，称为三相双三拍通电方式。在步进电机上电周期的每一拍中，单相和两相上电状态交替

4、出现，因此这种上电模式依次称为单相和两相上电模式。当三相步进电机依次采用单相和两相上电模式时，每个上电周期有六拍，因此也称为三相六拍上电模式。411步进电机的基本结构和工作原理。3.采用单相上电方式时，步进电机的转矩频率特性(输出转矩与输入脉冲频率的关系)较差。在通电换向过程中，转子状态不稳定，容易失步，在实际应用中很少使用。然而，单相和两相交替通电方式可以使步进电机在各种工作频率下具有较大的负载能力。转子上带有z小齿的m相步进电机。阶跃角的计算公式为：k为通电模式系数。当采用单相或两相上电方式时，k1；K2当采用单相和两相交替上电方式时。412环形分配器和步进电机驱动电路。电枢开关的次数和步

5、进电机各相的顺序决定了输出角位移和运动方向。控制脉冲分配频率可以实现步进电机的速度控制。开环步进电机控制系统、环形分配器和412步进电机驱动电路。环形分配器CH250，三相双三拍工作模式接线，三相六拍工作模式接线，环形分配器和412步进电机驱动电路，CH250环形脉冲分配器的功能关系，环形分配器和412步进电机驱动电路，2。驱动电路单电源驱动电路、环形分配器和412步进电机驱动电路。驱动电路-双电源驱动电路，环形分配器和412步进电机驱动电路，2。驱动电路-斩波限流驱动电路，413步进电机控制模式，1。开环控制-串行控制，P1.0 8031 P1.1 P1.2，环形分配器，功率放大器，方向信号

6、，模式信号，413步进电机控制模式，1。开环控制-并联控制，P1.0 P1.1 8031 P1.2 P1.3 P1.4，A相B相驱动C相发电机，D相E相，步进电机，1，2，3，4，5，411功率驱动器，光电脉冲编码器，步进电机，42 DC电机驱动和控制技术，421晶闸管和变流器技术，422 SPWM脉宽调制技术，423 DC电机闭环调速系统，421晶闸管和变流器技术-晶闸管，(1)普通421晶闸管和换流器技术晶闸管，(2)双向晶闸管，其特征在于当G极和T2极的电压相对于T1为正时，T2为阳极，T1为阴极；当G极和T2极的电压相对于T1为负时，T1成为阳极，T2为阴极。421晶闸管和变流器技术-

7、晶闸管，(3)现场控制晶闸管。场效应晶体管(MCT)是一种由场效应晶体管驱动的复合器件，它结合了场效应晶体管和晶闸管的优点，是双极巨晶体管和场效应晶体管的复合。MCT阻断电压高，导通压降小，驱动功率低，开关速度快。MCT器件由数万个MCT元件组成，每个元件由一个PNPN晶闸管(相当于一个PNP晶体管和一个NPN晶体管)和一个控制MCT导通的场效应晶体管(导通场效应晶体管)以及一个控制MCT关断的场效应晶体管(关断场效应晶体管)组成。421晶闸管和变流器技术-变流器技术，(1)整流器。将交流电转换成固定(或可调)DC的装置称为整流器，单相交流晶闸管桥式整流电路，421晶闸管和转换器技术-转换器技

8、术，(2)逆变器，将固定DC转换成固定(或可调)交流电的装置称为逆变器。1)半桥逆变电路，421晶闸管和换流器技术-换流器技术，2)负载换向全桥逆变电路，421晶闸管和换流器技术-换流器技术，以及(3)斩波器，将固定DC电压转换为可调DC电压的装置称为斩波器。根据脉宽调速原理，二极管是一个续流二极管。当开关断开时，由于电枢电感的存在，电机的电枢电流可以通过它形成续流电路。421晶闸管及变流器技术变流器技术、DC伺服电机脉宽调制调速及正反向控制实现原理图，该电路由四个大功率晶体管组成，其功能是放大电压脉宽转换器输出的信号Us。421晶闸管和变流器技术-变流器技术，双极H型逆变器的电压和电流波形，

9、421晶闸管和变流器技术-变流器技术，基极驱动电路和巨型晶体管的波形，422 SPWM脉宽调制技术，1。脉宽调制波形原理，a)正弦半波b)脉宽调制波形，用一系列等幅不等宽的脉冲代替正弦波。如果正弦半波波形被分成n个相等的部分，则正弦半波可以被认为是由n个相连的脉冲组成的波形。422 SPWM脉宽调制技术，2。单相脉宽调制控制原理，单相桥式脉宽调制逆变电路，单相脉宽调制控制模式波形，422脉宽调制脉宽调制技术，3。三相SPWM控制原理，电路，422 SPWM脉宽调制技术，波形，三相SPWM逆变电路波形，423 DC电机闭环调速系统-单闭环调速，(1)速度单闭环调速给定，电流调节器，触发电路，正桥功率放大器，三相功率输出，三相全控整流器，励磁电源，423 DC电机闭环调速系统-单闭环调速，(2)电流单闭环调速，423 DC双闭环DC调速系统框图，43交流电机驱动及控制技术，4