大功率驅(qū)動器驅(qū)動小功率伺服電機存在的4大問題
今天小編給大家簡單講述一下，使用大功率驅(qū)動器驅(qū)動小功率伺服電機存在的4大問題。讀完后您就會發(fā)現(xiàn)，原來這樣使用的話對于電機的影響還是很大的。
加在電流調(diào)節(jié)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(jīng)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(yīng)于驅(qū)動器的峰值電流，因此直流殘余電壓在電流環(huán)中引起相當(dāng)于1％到2％峰值直流殘余電流I0。
（1）對電流環(huán)的影響：對電流指令I(lǐng)CMD產(chǎn)生偏置，實際電流指令為ICMD- I0。當(dāng)ICMD=0時，電機將產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩T0=Kt·(-I0)，使電機旋轉(zhuǎn)。
（2）對速度環(huán)的影響：對速度環(huán)的運行沒有影響，只是使速度調(diào)節(jié)器的輸出偏置了I0。當(dāng)VCMD=0時，速度調(diào)節(jié)器的輸出為I0，電流調(diào)節(jié)器的輸入為I0－I0＝0，電動機速度為0（電機不轉(zhuǎn)）。
三相定子電流流入三相對稱繞組，產(chǎn)生定子合成磁場。合成磁場和與該磁場垂直的轉(zhuǎn)子磁場相互作用，產(chǎn)生使電機連續(xù)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子主磁場呈正弦分布，三相繞組在主磁場內(nèi)對稱分布。
其中，φPeak為轉(zhuǎn)子正弦磁場的峰值。
相繞組的轉(zhuǎn)矩常數(shù)為：
KTPhase=kt·φPhase
每相繞組的轉(zhuǎn)矩常數(shù)：
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(chǎn)生的轉(zhuǎn)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(chǎn)生的轉(zhuǎn)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(chǎn)生的轉(zhuǎn)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(chǎn)生的總的轉(zhuǎn)矩：
等于三相繞組產(chǎn)生的轉(zhuǎn)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·IPeak＋3·KTPhase·I0·Sin(θ-120)
Tm=3/2·KTPhase·√2·IRMS＋3·KTPhase·I0·Sin(θ-120)
Tm=KTRMS·IRMS＋KTPhase·√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(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩除了使電機連續(xù)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩KTRMS·IRMS外，還有由電流傳感器的直流殘余電流引起的轉(zhuǎn)矩的正弦脈動：
KTPhase·√2I0·Sin(θ-120)
轉(zhuǎn)矩脈動的頻率與電機的轉(zhuǎn)速及極對數(shù)成正比：
f = p·N/60
其中p為電機的極對數(shù)，N為電機的轉(zhuǎn)速（rpm）。
電流指令為0時，電機將產(chǎn)生頻率為f = p·N/60的正弦振動。
“大馬拉小車”引起較大轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速波動
相位控制的直流無刷電機的運行存在轉(zhuǎn)矩波動，引起轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩波動。
轉(zhuǎn)矩波動的頻率與電機的轉(zhuǎn)速及極對數(shù)成正比。例如，一個6極電機的轉(zhuǎn)速為600 rpm，則由電流傳感器的直流殘余電壓引起的轉(zhuǎn)矩波電流傳感器通常有1％到2％的直流殘余電壓，相對于驅(qū)動器峰值電流的1％到2％。對20 A驅(qū)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(qū)動器驅(qū)動一個連續(xù)電流只有1 A的直流無刷電機，400 mA引起的轉(zhuǎn)矩波動將是電動機連續(xù)轉(zhuǎn)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(qū)動器額定電流的增大而增大，因此選擇大功率驅(qū)動器驅(qū)動小功率伺服電機（大馬拉小車），將產(chǎn)生不必要的轉(zhuǎn)矩波動，引起轉(zhuǎn)速的波動。
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