直流伺服电机调速论文答辩

直流伺服电机的调速是要通过配套的伺服驱动器来进行控制和调速，电机只是个执行部件，运动控制是由伺服驱动器（也称伺服放大器）以及上位控制（器）机来命令和驱动的。至于原理不是几句话能讲清楚的，请你还是查看相关的资料。

一、加减速时间加速时间就是输出频率从 0 上升到最大频率所需时间，减速时间是指从最大频率下降到 0 所需时间。通常用频率设定信号上升、下降来确定加减速时间。在电动机加速时须限制频率设定的上升率以防止过电流，减速时则限制下降率以防止过电压。 加速时间设定要求：将加速电流限制在变频器过电流容量以下，不使过流失速而引起变频器跳闸；减速时间设定要点是：防止平滑电路电压过大，不使再生过压失速而使变频器跳闸。加减速时间可根据负载计算出来，但在调试中常采取按负载和经验先设定较长加减速时间，通过起、停电动机观察有无过电流、过电压报警；然后将加减速设定时间逐渐缩短，以运转中不发生报警为原则，重复操作几次，便可确定出最佳加减速时间。 二、 转矩提升 又叫转矩补偿，是为补偿因电动机定子绕组电阻所引起的低速时转矩降低，而把低频率范围 f/V 增大的方法。设定为自动时，可使加速时的电压自动提升以补偿起动转矩，使电动机加速顺利进行。如采用手动补偿时，根据负载特性，尤其是负载的起动特性，通过试验可选出较佳曲线。对于变转矩负载，如选择不当会出现低速时的输出电压过高，而浪费电能的现象，甚至还会出现电动机带负载起动时电流大，而转速上不去的现象。 三、电子热过载保护 本功能为保护电动机过热而设置，它是变频器内 CPU 根据运转电流值和频率计算出电动机的温升，从而进行过热保护。本功能只适用于 “ 一拖一 ” 场合，而在 “ 一拖多 ” 时，则应在各台电动机上加装热继电器。 电子热保护设定值 (%)=[ 电动机额定电流 (A)/ 变频器额定输出电流 (A)]×100% 。 四、频率限制 即变频器输出频率的上、下限幅值。频率限制是为防止误操作或外接频率设定信号源出故障，而引起输出频率的过高或过低，以防损坏设备的一种保护功能。在应用中按实际情况设定即可。此功能还可作限速使用，如有的皮带输送机，由于输送物料不太多，为减少机械和皮带的磨损，可采用变频器驱动，并将变频器上限频率设定为某一频率值，这样就可使皮带输送机运行在一个固定、较低的工作速度上。 五、偏置频率 有的又叫偏差频率或频率偏差设定。其用途是当频率由外部模拟信号 ( 电压或电流 ) 进行设定时，可用此功能调整频率设定信号最低时输出频率的高低，如图 1 。有的变频器当频率设定信号为 0% 时，偏差值可作用在 0 ～ fmax 范围内，有的变频器 ( 如明电舍、三垦 ) 还可对偏置极性进行设定。如在调试中当频率设定信号为 0% 时，变频器输出频率不为 0Hz ，而为 xHz ，则此时将偏置频率设定为负的 xHz 即可使变频器输出频率为 0Hz 。 六、 频率设定信号增益 此功能仅在用外部模拟信号设定频率时才有效。它是用来弥补外部设定信号电压与变频器内电压 (+10v) 的不一致问题；同时方便模拟设定信号电压的选择，设定时，当模拟输入信号为最大时 ( 如 10v 、 5v 或 20mA) ，求出可输出 f/V 图形的频率百分数并以此为参数进行设定即可；如外部设定信号为 0 ～ 5v 时，若变频器输出频率为 0 ～ 50Hz ，则将增益信号设定为 200% 即可。 七、转矩限制 可分为驱动转矩限制和制动转矩限制两种。它是根据变频器输出电压和电流值，经 CPU 进行转矩计算，其可对加减速和恒速运行时的冲击负载恢复特性有显著改善。转矩限制功能可实现自动加速和减速控制。假设加减速时间小于负载惯量时间时，也能保证电动机按照转矩设定值自动加速和减速。 驱动转矩功能提供了强大的起动转矩，在稳态运转时，转矩功能将控制电动机转差，而将电动机转矩限制在最大设定值内，当负载转矩突然增大时，甚至在加速时间设定过短时，也不会引起变频器跳闸。在加速时间设定过短时，电动机转矩也不会超过最大设定值。驱动转矩大对起动有利，以设置为 80 ～ 100% 较妥。 制动转矩设定数值越小，其制动力越大，适合急加减速的场合，如制动转矩设定数值设置过大会出现过压报警现象。如制动转矩设定为 0% ，可使加到主电容器的再生总量接近于 0 ，从而使电动机在减速时，不使用制动电阻也能减速至停转而不会跳闸。但在有的负载上，如制动转矩设定为 0% 时，减速时会出现短暂空转现象，造成变频器反复起动，电流大幅度波动，严重时会使变频器跳闸，应引起注意。 八、加减速模式选择 又叫加减速曲线选择。一般变频器有线性、非线性和 S 三种曲线，通常大多选择线性曲线；非线性曲线适用于变转矩负载，如风机等； S 曲线适用于恒转矩负载，其加减速变化较为缓慢。设定时可根据负载转矩特性，选择相应曲线，但也有例外，笔者在调试一台锅炉引风机的变频器时，先将加减速曲线选择非线性曲线，一起动运转变频器就跳闸，调整改变许多参数无效果，后改为 S 曲线后就正常了。究其原因是：起动前引风机由于烟道烟气流动而自行转动，且反转而成为负向负载，这样选取了 S 曲线，使刚起动时的频率上升速度较慢，从而避免了变频器跳闸的发生，当然这是针对没有起动直流制动功能的变频器所采用的方法。 九、转矩矢量控制 矢量控制是基于理论上认为：异步电动机与直流电动机具有相同的转矩产生机理。矢量控制方式就是将定子电流分解成规定的磁场电流和转矩电流，分别进行控制，同时将两者合成后的定子电流输出给电动机。因此，从原理上可得到与直流电动机相同的控制性能。采用转矩矢量控制功能，电动机在各种运行条件下都能输出最大转矩，尤其是电动机在低速运行区域。 现在的变频器几乎都采用无反馈矢量控制，由于变频器能根据负载电流大小和相位进行转差补偿，使电动机具有很硬的力学特性，对于多数场合已能满足要求，不需在变频器的外部设置速度反馈电路。这一功能的设定，可根据实际情况在有效和无效中选择一项即可。 与之有关的功能是转差补偿控制，其作用是为补偿由负载波动而引起的速度偏差，可加上对应于负载电流的转差频率。这一功能主要用于定位控制。 十、节能控制 风机、水泵都属于减转矩负载，即随着转速的下降，负载转矩与转速的平方成比例减小，而具有节能控制功能的变频器设计有专用 V/f 模式，这种模式可改善电动机和变频器的效率，其可根据负载电流自动降低变频器输出电压，从而达到节能目的，可根据具体情况设置为有效或无效。 要说明的是，九、十这两个参数是很先进的，但有一些用户在设备改造中，根本无法启用这两个参数，即启用后变频器跳闸频繁，停用后一切正常。究其原因有： (1) 原用电动机参数与变频器要求配用的电动机参数相差太大。 (2) 对设定参数功能了解不够，如节能控制功能只能用于 V/f 控制方式中，不能用于矢量控制方式中。 (3) 启用了矢量控制方式，但没有进行电动机参数的手动设定和自动读取工作，或读取方法不当。

如果伺服电机是交流电机，就是变频调速的；如果伺服电机是直流电机，就是直流调压调速的；所有伺服都可以看成“PLC+电机调速电路+编码器”。 伺服速度梯形图上的启动、加速、匀速、减速、停车指令都是PLC计数器器完成并输出的； 这些运行指令到达调速电路，调速电路实施对伺服电机的启动、加速、匀速、减速、停车； 位置环就是PLC的一个计数器，用户给定的指令脉冲数作为被减数，编码器反馈的脉冲作为减计数脉冲，计数器的输出数与比较电路的给定比较，输出各种运行指令。

伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移。位移的速度是由脉冲频率的大小决定的，使用改变脉冲频率就可以改变直流伺服电机的速度。

直流伺服电机具有良好的启动、制动和调速特性，可很方便的在宽范围内实现平滑无极调速，故多采用在对伺服电机的调速性能要求较高的生产设备中。直流伺服电机的结构主要包括三大部分：1）定子：定子磁极磁场由定子的磁极产生。根据产生磁场的方式，直流伺服电机可分为永磁式和他激式。永磁式磁极由永磁材料制成，他激式磁极由冲压硅钢片叠压而成，外绕线圈通以直流电流便产生恒定磁场。（2）转子：又称为电枢，由硅钢片叠压而成，表面嵌有线圈，通以直流电时，在定子磁场作用下产生带动负载旋转的电磁转矩。（3）电刷和换向片：为使所产生的电磁转矩保持恒定方向，转子能沿固定方向均匀的连续旋转，电刷与外加直流电源相接，换向片与电枢导体相接。直流伺服电机的工作原理与一般直流电动机的工作原理市完全相同。他激直流电机转子上的载流导体（即电枢绕组）在定子磁场中受到电磁转矩的作用，使电机转子旋转。由直流电机的基本原理分析得到：n=(u-iara)/ke式中：n——电枢的转速，r/minu——电枢电压ia——电机电枢电流ra——电枢电阻ke——电势系数（ke=ce＆）由上式可知，调节电机的转速有三种方法：（1）改变电枢电压u。调速范围较大，直流伺服电机常用此方法调速。（2）变磁通量＆（即改变ke的值）。改变激磁回路的电阻rf以改变激磁电流if。可以打到改变磁通量的目的；调磁调速因其调速范围较小常常作为调速的辅助方法，而主要的调速方法是调压调速。若采用调压与调磁两种方法互相配合，可以获得很宽的调速范围，又可充分利用电机的容量。（3）在电枢回路中串联调节电阻rt，此时有n=〔u-ia(ra+rt)〕/ke由上式可知，在电枢回路中串联电阻的办法，转速只能调低，而且电阻上的铜耗较大，这种办法并不经济。

加减速曲线靠伺服单元控制。。。

调速方法一是调节电枢电压，二是调节励磁电流 直流电机的调速方法的优缺点： 1、在全磁场状态，调电枢电压，适合应用在零至基速以下范围内调速。不能达到电机的最高转速。 2、在电枢全电压状态，调激磁电压，适合应用在基速以上，弱磁升速。 不...