background image

伺服电机技术发展

传统的交流伺服电机特性软,并且其输出特性不是伺服电机单值的;

步进电机

一般为开环控制而无法准确定位,电机本身还有速度谐振区,pwm 调速系统
对位置跟踪性能较差,变频调速较简单但精度有时不够,直流电机伺服系统
以其优良的性能被广泛的应用于位置随动系统中,但其也有缺点,例如结构

 

复杂,在超低速时死区矛盾突出,并且换向刷会带来噪声和维护保养问题。
目前,新型的永磁交

伺服电机

展迅速,尤其是从方波控制发展到正弦波

 

控制后,系统性能更好,它调速范围宽,尤其是低速性能优越。
对于在雷达上经常使用的直流伺服系统的驱动电机功率放大部分,当天线重
量轻,转速慢,驱动功率较小时,一般为几十瓦,可以直接用直流电源控制
电机。当驱动功率要求在近千瓦或千瓦以上时,选择驱动方案,也即放大直流
电动机的电枢电流,就是设计伺服系统的重要部分。大功率直流电源目前采用
较多的有:晶体管功放、晶闸管功放和电机放大机等等。对于千瓦级的晶体管
功放使用的较少。可控硅技术在上世纪 60~70 年代初得到快速的发展和广泛
的应用,但因当时的各方面原因,如可靠性等,不少产品放弃了可控硅控制。
目前的集成驱动模块一般都为晶体管或晶闸管制造。电机放大机是传统的直流
伺服电机的功放装置,因其控制简单,结实耐用,目前的新型号的雷达产品

 

上仍有采用。下面主要以放大电机为例,和交流伺服电机比较其优缺点。
放大电机常称为扩大机,一般是用交流异

感应电动机

动串联的两级直流

发电机组,以此来实现直流控制。两组控制绕组,每组的输入阻抗为几千欧,
若串接使用输入阻抗约 10 千欧,伺服电机一般为互补平衡对称输入,当系统
输入不为零时打破其平衡,使放大电机有输出信号。当输入电流为十几到几十
毫安时其输出可达 100v 以上的直流电压和几安到几十安的电流,直接接到直
流伺服电机的电枢绕组上。其主要缺点是体积重量大,非线性度,尤其在零点

 

附近不是很好,这对于要求高的系统需要仔细处理。
而交流伺服电机都配有专门的驱动器,它在体积和重量上远小于同功率的放
大电机,它靠内部的晶体管或晶闸管组成的开关电路,根据伺服电机内的光
电编码器或霍尔器件判断转子当时的位置,决定驱动电机的 a、b、c 三相应输
出的状态,因此它的效率和平稳性都很好。所以不像控制放大电机需要做专门
的功放电路。这种电机一般都为永磁式的,驱动器产生的 a、b、c 三相变化的电
流控制电机转动,因此称为交流伺服电机;驱动器输入的控制信号可以是脉冲
串,也可以是直流电压信号(一般为±10v),所以也有将其称

直流无刷电动

 

对两种电机作过简单的试验比较:只要将系统原先的直流误差信号直接接入

伺服驱动器

模拟控制输入端,用交流伺服电机和它的驱动器代替原先

的差分功放、电机放大机和直流伺服电机,而控制部分和测角元件等均不变,

 

简单比较两种方案的输出特性。