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                                    大功率驅動器驅動小功率伺服電機存在的4大危害

                                    文章來源:本站人氣:2099發表時間:2019-08-19 16:39:21

                                    大功率驅動器驅動小功率伺服電機,相信不少人有想過或者使用過這種方法,那么這樣做會帶來什么危害呢?下面一起來看下吧。

                                    1、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。
                                    2、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I0-I0=0,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·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。
                                    3、“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。
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