我們有必要先了解此討論的前提:編碼器初始安裝相位正確。伺服驅(qū)動器將全然“採信”電機(jī)編碼器的初始安裝相位所表征的電機(jī)電角度相位,無需在伺服電機(jī) 的UVW動力線接線連接后進(jìn)行額外的電角度初始相位的調(diào)整或辨識,這一點也是眼下絕大多數(shù)成套供應(yīng)的泛用伺服系統(tǒng)的實際處理方式。
電機(jī)的UVW三相動力線與驅(qū)動器的UVW三相接線端子之間可能的連接關(guān)系共同擁有六種,以驅(qū)動器接線端的 UVW順序為正確接入相序。則電機(jī)動力線接入驅(qū)動器端子后,包含一一相應(yīng)的“正常接入相序”電機(jī)UVW對驅(qū)動器UVW在內(nèi)。依據(jù)排列組合。共同擁有6種可能的 接入順序,分別為電機(jī)的UVW,UWV,VWU,VUW,WUV,WVU動力線對驅(qū)動器的UVW端子,因此驅(qū)動器的U、V、W端子有可能分別被接入了電機(jī) 的U或V或W相動力線。因為電機(jī)的動力線上的反電勢相位代表了電機(jī)的實際電角度,而驅(qū)動器的UVW端子的輸出電壓電流波形間的相位取決于電機(jī)編碼器相位所 表示的確定相序的電角度,因而。在電機(jī)動力線的UVW相與驅(qū)動器的UVW端子之間的相應(yīng)關(guān)系不同一時候,就會出現(xiàn)驅(qū)動電壓電流波形相位與電機(jī)反電勢相位之間的 偏差,有關(guān)偏差例如以下: 以電機(jī)動力線相序UVW對驅(qū)動器UVW接線端一一相應(yīng)“正常接入”的相序為參考相序,依照三相交流電的一般 相位關(guān)系,U率先V120度。V率先W120度。即U率先W240度,則有:
U-W-V相序。U正確,W、V互反。
電角度偏移量為180度。電角度增量為 -Δθ,興許電角度可表示為:180 - Δθ。 在α-β坐標(biāo)中起始電流矢量角從90度反向遞減,在d-q坐標(biāo)系中的電流矢量角由90方向2倍遞減。起始方 向偏離原正交方向(270度)180度正交于d軸,并逐步該偏離正交方向趨向d軸方向(0度)。
因為電機(jī)電角度增量方向與驅(qū)動矢量方向逆轉(zhuǎn),因而Iq分量是cos(180-2Δθ)的函數(shù)。90方向的起始相位恰好反向。Iq分量反轉(zhuǎn)180度。在電流環(huán)下。電機(jī)瞬間反轉(zhuǎn),隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動,Iq分量迅速 出現(xiàn)零值,并終于鎖死于該點。
速度環(huán)執(zhí)行模式下。相同會瞬動后鎖死。
V-W-U相序。電機(jī)與驅(qū)動器的各相順序錯位。
電角度偏移量為+120度。電角度增量為 +Δθ,興許電角度可表示為:120 + Δθ。
在α-β坐標(biāo)中起始電流矢量角從30度正向遞增。在d-q坐標(biāo)系中電流矢量角始終指向30方向,偏離原正交 方向(270度方向)+120度。
因為電機(jī)電角度增量方向與驅(qū)動的一致。Iq分量為cos(120)=-0.5,符號反轉(zhuǎn),在電流環(huán)下,電機(jī) 反轉(zhuǎn),力矩有所減小。速度環(huán)執(zhí)行模式下。速度正反饋飛車。
V-U-W相序,U,V相反,W不變,或者與V-W-U相序相比,V固定,U,W互反。
電角度偏移量為-60度。電角度增量為 -Δθ,興許電角度可表示為:-60 - Δθ。
在α-β坐標(biāo)中起始電流矢量角從210度反向遞減,在d-q坐標(biāo)系中電流矢量角由210方向2倍遞減,起始 方向偏離原正交方向(270度)-60度,并趨于指向直軸方向(180度)。
電機(jī)電角度增量方向與驅(qū)動矢量方向逆轉(zhuǎn)。Iq分量是cos(-60-2Δθ)的函數(shù),起始相位未反向,Iq分量符號為正,在電流環(huán)下,電機(jī)短時正轉(zhuǎn),但隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動,Iq分量迅速出現(xiàn)零值,并最 終鎖死于該點。速度環(huán)執(zhí)行模式下,相同會瞬動后鎖死。
W-U-V相序,電機(jī)與驅(qū)動器的各相再度順序錯位。
電角度偏移量為-120度,電角度增量為 +Δθ。興許電角度可表示為:-120 + Δθ。 在α-β坐標(biāo)中起始電流矢量角從150度正向遞增。在d-q坐標(biāo)系中的電流矢量角始終指向150方向。偏離 原正交方向(270度)-120度。
電機(jī)電角度增量方向與驅(qū)動矢量一致,Iq分量為cos(-120)=-0.5,符號反轉(zhuǎn),在電流環(huán)下,電機(jī) 反轉(zhuǎn),力矩有所減小。
速度環(huán)執(zhí)行模式下,速度正反饋飛車。
W-V-U相序,與W-V-U相序相比,W固定。U,V互反。
電角度偏移量為+60度,電角度增量為 -Δθ,興許電角度可表示為:60 - Δθ。
在α-β坐標(biāo)中起始電流矢量角從330度反向遞減,在d-q坐標(biāo)系中的電流矢量角由330方向2倍遞減,偏 離原正交方向(270度)+60度,并趨于越過正交方位指向直軸方向(180度)。
電機(jī)電角度增量方向與驅(qū)動矢量方向逆轉(zhuǎn),Iq分量是cos(60-2Δθ) 的函數(shù),起始相位不反向,Iq分量符號為正,在電流環(huán)下。電機(jī)短時正轉(zhuǎn),但隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動,Iq分量迅速出現(xiàn)零值,并終于鎖死于該點。
速度環(huán)執(zhí)行模式下, 相同會瞬動后鎖死。
【電流環(huán)下實驗驗證 2009年1月5日】 UVW正常接入相序。伺服系統(tǒng)工作正常。 UWV相序,電機(jī)瞬動后鎖死。
VWU相序,電機(jī)反轉(zhuǎn),力矩減少。 VUW相序,電機(jī)瞬動后鎖死。 WUV相序。電機(jī)反轉(zhuǎn),力矩減少。
WVU相序,電機(jī)瞬動后鎖死。
【速度環(huán)下實驗驗證 2009年1月7日】 UVW正常接入相序,伺服速度閉環(huán)工作正常。
UWV相序,電機(jī)瞬動后鎖死。
VWU 相序。速度正反饋飛車,速度失去控制。
VUW相序,電機(jī)瞬動后鎖死。
WUV相序,速度正反饋飛車,速度失去控制。 WVU相 序,電機(jī)瞬動后鎖死。
以上電流環(huán)和速度環(huán)下的實驗是借助項目進(jìn)程專門設(shè)計完畢的。實驗中。不管是不管是持續(xù)正反饋還是電機(jī)瞬動或稍動后鎖死,電機(jī)的驅(qū)動電流都明顯增大, 為保證實驗現(xiàn)象的可觀察性,實驗中特意解除了過速保護(hù)、正反饋保護(hù)等一系列保護(hù)措施。放寬了電流限制閾值。并採取了必要的減額措施。以免電流激增,超過最 大值?;蛘叱霈F(xiàn)過流或過載故障而導(dǎo)致不必要的故障停機(jī)。
實驗中UWV、VUW和WVU等3種相序與正常相序UVW沒有直接的輪換關(guān)系,而是進(jìn)行了對應(yīng)的相位間兩兩互換,從而導(dǎo)致電機(jī)的實際執(zhí)行電角度與驅(qū) 動矢量的電角度增長方向互反,且呈加倍遞減狀態(tài),永磁交流伺服電機(jī)不管是在電流環(huán)還是速度環(huán)模式下。都呈瞬動后鎖死狀態(tài)。這一點與傳統(tǒng)的感應(yīng)電機(jī)拖動或異 步變頻器通過三相接線順序的兩兩互換就能夠改變電機(jī)執(zhí)行方向的做法顯然是大相徑庭,因而在這個問題,絕不能以感應(yīng)電機(jī)拖動和變頻器的使用經(jīng)驗來等同看待。
初步的實驗表明:UWV、VUW和WVU等3種相序下的起始瞬動方向取決于電機(jī)電角度的實際位置和指令方向,在指令方向不變的前提下,瞬動方向更趨 向與就近轉(zhuǎn)向鎖死點;指令方向改變后。則會反向趨近就近的鎖死點。
關(guān)于這一點,實驗尚做得不夠仔細(xì)和全面,特此聲明!
不管是計入 持續(xù)正反饋還是電機(jī)稍動后鎖死。電機(jī)的驅(qū)動電流都會非??爝_(dá)到最大,直至出現(xiàn)過流或過載故障。測的停機(jī)。
【后記】
拿變頻器或工頻驅(qū)動的拖動電機(jī)的相序與轉(zhuǎn)動方向的概念來套伺服系統(tǒng),顯然是有問題的,只是國內(nèi)的伺服系統(tǒng)應(yīng)用面尚小,業(yè)內(nèi)的認(rèn)識水平也自然不夠高。 相同的相序關(guān)系放在伺服驅(qū)動和拖動電機(jī)上,效果必定不同,在此舉2個小樣例:
U-V-W相序和U-W-V相序相比,就是不動一相,而改變其他兩相的接線順序:用在拖移動電機(jī),它將改變馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向,這是邏輯上的電中繼 經(jīng)典 - 改變的方法來;并在伺服系統(tǒng)中使用的,電機(jī)不反轉(zhuǎn)。但一時后鎖定。
U-V-W相序V-W-U,布線是連續(xù)的旋轉(zhuǎn):用于驅(qū)動電機(jī)。改變氣隙的旋轉(zhuǎn)磁場的方向。因而電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)的效果是沒有區(qū)別的。并在伺服系統(tǒng)中使用的。單獨(dú)電機(jī) 五月杯墊
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