MBDDT2210003交流伺服系統(tǒng)包括基于異步電動機的交流伺服系統(tǒng)和基于同步電動機的交流伺服系統(tǒng)。除了具有穩(wěn)定性好、快速性好、精度高的特點外，具有一系列優(yōu)點。 —您是需要了解產(chǎn)品價格及其它信息嗎，
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電機發(fā)展史 1800年伏特發(fā)明電池，是電氣出現(xiàn)的開端，電動機的誕生和發(fā)展在這之后可以分成幾個階段。從1820年一直到整個19世紀末葉，發(fā)現(xiàn)了電磁現(xiàn)象以及相關的各種法則，誕生了交流電機的原型，并確立了電機的工業(yè)運用。從20世紀開始一直到1970年代，是電動機的成長和成熟期，有刷直流電機、感應電動機、同步電動機和步進電動機等各種電機相繼誕生，半導體驅動技術和電子控制概念引入，帶來變頻驅動的實用化。從1970年代到20世紀末期，計算技術的飛躍發(fā)展為發(fā)展高性能驅動帶來了機會，隨著設計、評價、測量、控制、功率半導體、軸承、磁性材料、絕緣材料、制造加工技術的不斷進步，電動機本體經(jīng)歷了輕量化、小型化、高效化、高力矩輸出、低噪音振動、高可靠、低成本等一系列變革，相應的驅動和控制裝置也更加智能化和程序化。進入21世紀，在以多媒體和互聯(lián)網(wǎng)為特征的信息時代，電動機和驅動裝置繼續(xù)發(fā)揮支撐作用，向節(jié)約資源、環(huán)境友好、高效節(jié)能運行的方向發(fā)展。 永磁無刷直流電機（Brushless DC Motor）就是隨著永磁材料技術、半導體技術和控制技術的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型電機。無刷直流電機誕生于20世紀50年代，并在60年代開始用于宇航事業(yè)和軍事裝備，80年代以后，出現(xiàn)了價格較低的釹鐵硼永磁，研發(fā)重點逐步推廣到工業(yè)、民用設備和消費電子產(chǎn)業(yè)。本質上，無刷直流電機是根據(jù)轉子位置反饋信息采用電子換相運行的交流永磁同步電機，與有刷直流電機相比具有一系列優(yōu)勢，近年得到了迅速發(fā)展，在許多領域的競爭中不斷取代直流電機和異步電動機。進入90年代之后，永磁電機向大功率、高功能和微型化發(fā)展，出現(xiàn)了單機容量超過1000KW，zui高轉速超過300000rpm，zui低轉速低于0.01rpm，zui小體積只有0.8x1.2mm的品種。 實際上，永磁無刷直流電機和本文重點論述的永磁交流伺服電機都屬于交流永磁同步電機。按照反電動勢波形和驅動電流的波形，可以將永磁同步電機分為方波驅動和正弦波驅動型，前者就是我們常說的無刷直流電機，后者又稱為永磁同步交流伺服電機，主要用于伺服控制的場合。那么，伺服是什么含義呢？伺服控制的基本性能如何衡量呢？
概念引入 伺服來自英文單詞Servo，指系統(tǒng)跟隨外部指令進行人們所期望的運動，運動要素包括位置、速度和力矩。伺服系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了從液壓、氣動到電氣的過程，而電氣伺服系統(tǒng)包括伺服電機、反饋裝置和控制器。在20世紀60年代，zui早是直流電機作為主要執(zhí)行部件，在70年代以后，交流伺服電機的性價比不斷提高，逐漸取代直流電機成為伺服系統(tǒng)的主導執(zhí)行電機。控制器的功能是完成伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制，包括力矩、速度和位置等。我們通常說的伺服驅動器已經(jīng)包括了控制器的基本功能和功率放大部分。雖然采用功率步進電機直接驅動的開環(huán)伺服系統(tǒng)曾經(jīng)在90年代的所謂經(jīng)濟型數(shù)控領域獲得廣泛使用，但是迅速被交流伺服所取代。進入21世紀，交流伺服系統(tǒng)越來越成熟，市場呈現(xiàn)快速多元化發(fā)展，國內外眾多品牌進入市場競爭。目前交流伺服技術已成為工業(yè)自動化的支撐性技術之一。 在交流伺服系統(tǒng)中，電動機的類型有永磁同步交流伺服電機（PMSM）和感應異步交流伺服電機（IM），其中，永磁同步電機具備十分優(yōu)良的低速性能、可以實現(xiàn)弱磁高速控制，調速范圍寬廣、動態(tài)特性和效率都很高，已經(jīng)成為伺服系統(tǒng)的主流之選。而異步伺服電機雖然結構堅固、制造簡單、價格低廉，但是在特性上和效率上存在差距，只在大功率場合得到重視。本文討論的重點將放在永磁同步交流伺服系統(tǒng)上。
性能指標 交流伺服系統(tǒng)的性能指標可以從調速范圍、定位精度、穩(wěn)速精度、動態(tài)響應和運行穩(wěn)定性等方面來衡量。低檔的伺服系統(tǒng)調速范圍在1:1000以上，一般的在1:5000～1:10000，高性能的可以達到1:100000以上；定位精度一般都要達到±1個脈沖，穩(wěn)速精度，尤其是低速下的穩(wěn)速精度比如給定1rpm時，一般的在±0.1rpm以內，高性能的可以達到±0.01rpm以內；動態(tài)響應方面，通常衡量的指標是系統(tǒng)zui高響應頻率，即給定zui高頻率的正弦速度指令，系統(tǒng)輸出速度波形的相位滯后不超過90°或者幅值不小于50%。進口三菱伺服電機MR－J3系列的響應頻率高達900Hz，而國內主流產(chǎn)品的頻率在200～500Hz。運行穩(wěn)定性方面，主要是指系統(tǒng)在電壓波動、負載波動、電機參數(shù)變化、上位控制器輸出特性變化、電磁干擾、以及其他特殊運行條件下，維持穩(wěn)定運行并保證一定的性能指標的能力。這方面國產(chǎn)產(chǎn)品、包括部分中國臺灣產(chǎn)品和*水平相比差距較大。
控制方法 在控制策略上，基于電機穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型的電壓頻率控制方法和開環(huán)磁通軌跡控制方法都難以達到良好的伺服特性，目前普遍應用的是基于永磁電機動態(tài)解耦數(shù)學模型的矢量控制方法，這是現(xiàn)代伺服系統(tǒng)的核心控制方法。雖然人們?yōu)榱诉M一步提高控制特性和穩(wěn)定性，提出了反饋線性化控制、滑模變結構控制、自適應控制等理論，還有不依賴數(shù)學模型的模糊控制和神經(jīng)元網(wǎng)絡控制方法，但是大多在矢量控制的基礎上附加應用這些控制方法。還有，高性能伺服控制必須依賴高精度的轉子位置反饋，人們一直希望取消這個環(huán)節(jié)，發(fā)展了無位置傳感器技術（Sensorless Control）。至今，在商品化的產(chǎn)品中，采用無位置傳感器技術只能達到大約1:100的調速比，可以用在一些低檔的對位置和速度精度要求不高的伺服控制場合中，比如單純追求快速起停和制動的縫紉機伺服控制，這個技術的高性能化還有很長的路要走。
