电机智能伺服技术及其应用 

    伺服系统在机电设备中具有重要的地位，高性能的伺服系统可以提供灵活、方便、准确、
快速的驱动。随着技术的进步和整个工业的不断发展，伺服驱动技术也取得了极大的进步，

 

伺服系统已进入全数字化和交流化的时代。

    1 伺服系统的发展过程

 

    1.1 

 

直流伺服技术

    伺服系统的发展经历了由液压到电气的过程。电气伺服系统根据所驱动的电机类型分为
直流（DC）伺服系统和交流（AC）伺服系统。50 年代，无刷电机和直流电机实现了产品
化，并在计算机外围设备和机械设备上获得了广泛的应用。70 年代则是直流伺服电机的

 

应用最为广泛的时代。

    1.2 

 

交流伺服技术

    从 70 年代后期到 80 年代初期，随着微处理器技术、大功率高性能半导体功率器件技术

—

和电机永磁材料制造工艺的发展及其性能价格比的日益提高，交流伺服技术 交流伺服
电机和交流伺服控制系统逐渐成为主导产品。交流伺服驱动技术已经成为工业领域实现自

 

动化的基础技术之一，并将逐渐取代直流伺服系统。

    交流伺服系统按其采用的驱动电动机的类型来分，主要有两大类:永磁同步（SM 型）
电动机交流伺服系统和感应式异步（IM 型）电动机交流伺服系统。其中，永磁同步电动
机交流伺服系统在技术上已趋于完全成熟，具备了十分优良的低速性能，并可实现弱磁
高速控制，拓宽了系统的调速范围，适应了高性能伺服驱动的要求。并且随着永磁材料性
能的大幅度提高和价格的降低，其在工业生产自动化领域中的应用将越来越广泛，目前
已成为交流伺服系统的主流。感应式异步电动机交流伺服系统由于感应式异步电动机结构
坚固，制造容易，价格低廉，因而具有很好的发展前景，代表了将来伺服技术的方向。但
由于该系统采用矢量变换控制，相对永磁同步电动机伺服系统来说控制比较复杂，而且
电机低速运行时还存在着效率低，发热严重等有待克服的技术问题，目前并未得到普遍

 

应用。

    系统的执行元件一般为普通三相鼠笼型异步电动机，功率变换器件通常采用智能功率
模块 IPM。为进一步提高系统的动态和静态性能，可采用位置和速度闭环控制。三相交流
电流的跟随控制能有效地提高逆变器的电流响应速度，并且能限制暂态电流，从而有利
于 IPM 的安全工作。速度环和位置环可使用单片机控制，以使控制策略获得更高的控制性
能。电流调节器若为比例形式，三个交流电流环都用足够大的比例调节器进行控制，其比
例系数应该在保证系统不产生振荡的前提下尽量选大些，使被控异步电动机三相交流电
流的幅值、相位和频率紧随给定值快速变化，从而实现电压型逆变器的快速电流控制。电
流用比例调节，具有结构简单、电流跟随性能好以及限制电动机起制动电流快速可靠等诸

 

多优点。

    1.3 

 

交直流伺服技术的比较