直流伺服電動機(jī)的控制與驅(qū)動
控制信號由計算機(jī)控制系統(tǒng)給定，通過接口和功放電路驅(qū)動直流伺服電動機(jī)。
功放電路又稱功率放大器，目前主要有兩種：
1.晶閘管功率放大器
2.晶體管脈沖寬度調(diào)制(PWM)功率放大器。
一、PWM晶體管功率放大器的工作原理
1.電壓—脈寬變換器
作用：根據(jù)控制指令信號對脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制，用寬度隨指令變化的脈沖信號去控制大功率晶體管的導(dǎo)通時間，實現(xiàn)對電樞繞組兩端電壓的控制。
2.開關(guān)功率放大器
作用：對電壓—脈寬變換器輸出的信號Us進(jìn)行放大，輸出具有足夠功率的信號Up，以驅(qū)動直流伺服電動機(jī)。
開關(guān)功率放大器常采用大功率晶體管構(gòu)成。根據(jù)各晶體管基極所加的控制電壓波形，可分為單極性輸出、雙極性輸出和有限單極性輸出三種方式。
二、PWM晶體管功率放大器的數(shù)學(xué)模型
如果忽略功放電路中晶體管的導(dǎo)通壓降，則UP的幅值與電源電壓UC相等。設(shè)三角波周期為T，US的正脈沖寬度為TP，則一個周期內(nèi)電樞繞組兩端的電壓Ua為：
展開成傅里葉級數(shù)，得：
由于晶體管的切換頻率(即Us的頻率)通常高于1000Hz，比直流伺服電動機(jī)的頻帶高得多，因而所有的諧波(即交流分量)都將被電動機(jī)的低通濾波作用所衰減掉。這樣，式中的交流分量可忽略，從而簡化為Ua=2UcUi/UTpp?？紤]到PWM晶體管功率放大器所具有的限幅特性，可得到其數(shù)學(xué)模型如下：
三、設(shè)計功放電路時應(yīng)注意的問題
1.切換頻率的選擇
1)切換頻率應(yīng)使電動機(jī)軸產(chǎn)生微振，以克服靜摩擦，改善運行特性，但微振的最大角位移不應(yīng)大于允許的角位置誤差。
2)切換頻率應(yīng)選得足夠高，以使電動機(jī)電樞感抗足夠大，減小電動機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的高頻功耗和交流分量的影響。
3)切換頻率應(yīng)高于系統(tǒng)中任一部件的諧振頻率，以防止共振產(chǎn)生。
2.大功率晶體管的選擇
大功率晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)，其允許的開關(guān)頻率一定要大于切換頻率，而且開關(guān)特性要好，導(dǎo)通后的壓降要小，反向耐壓要高，以保證驅(qū)動電路和電動機(jī)性能的發(fā)揮。 |
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