２００７年第９期

液压与气动

５

接开关磁阻电机，电机连接双向定量液压泵，泵通过管

道系统连接工作执行机构液压缸，在缸口管道上设置

压力传感器，在机身上设置位移传感器，压力传感器和

位移传感器的输出信号连接控制器。

１控制器２开关磁阻电机３液压泵４蔽体箱５．单向阀

６．液控单向阀７管道８液压缸９压力传感器

１０位移传感器１ｌ机身１２．活塞杆１３．显示器１４．键盘

图１开关磁阻无阀伺服液压系统结构

２．２运动与压力控制策略

由伯努利方程ｐ＋ｐｇｈ＋｛ｐｖ２＝Ｃ和双向定量

泵流量Ｑ＝口ｎ，可知通过控制电机泵转速ｎ和方向，

即可控制液体流向、流速”＝早＝竿和压力ｐ。ｃ

ｎ２。

开关磁阻无阀伺服液压系统工作时，在液压缸工

作行程，开关磁阻电机驱动液压泵正转，液压缸工作腔

进压力液体，活塞杆伸出，液压缸回程腔的液体进入液

压泵。液压缸工作腔不足的液体通过单向阀从液体箱

补液体到液压泵人口。压力传感器把压力信息传给控

制器，位移传感器把活塞杆位移信息传给控制器。控

制器根据传感器反馈的信息和设定数值进行比较运

算，控制电机和液压泵转速。液压缸回程时，电机驱动

液压泵反转，回程腔进压力油，同时将液控单向阀打

开，工作腔多余的油返回油箱，其他控制相同。

３数控方法

３．１开关磁阻驱动设计

开关磁阻系统（ＳＲＤ）由电机（ＳＲＭ）及控制器两大

部分组成。其电机与传统电机差别较大，定、转子由冲

有凸极和凹槽的硅钢冲片叠压而成。转子上既无绕组

电无永磁体，定子的相绕组为集中绕组，如图２所示。

以图中三相１２／８极定、转子的相对位置作为起始位

置，依次给Ｂ—ｃ—Ａ相绕组通电，转子即会逆着励磁

顺序以逆时针方向连续旋转；反之，则电机会顺时针方

向转动。绕组电流是单向的，有效避免了直通短路。

当绝缘栅双极晶体管（ＩＧＢＴ）Ｓ１、ｓ２导通时。，Ａ相

绕组从直流电源Ｕ吸收电能，当ｓｌ、ｓ２关断时，绕组

电流经续流二极管Ｄｌ、Ｄ２继续流通，并回馈给电源

ｕ。因此，ＳＲＤ的特点是具有再生作用，节电、效率高。

子

图２

ＳＲｌＶｌ控制原理圈

转子上固定有齿盘，定子上装有检测齿盘转动的

光电传感器，转子角位移以电脉冲信号的方式传送给

控制器，由控制器控制电机的工作运动。

控制器包括嵌入式微处理器、ＰＬＤ可编程逻辑器

件、ＩＧＢＴ驱动电路、光电隔离、通信接口、显示屏、键

盘、电力电子器件及软件（图３）。微处理器把输入信

息、反馈信息处理计算，结果传给可编程逻辑器件，

ＰＬＤ控制驱动单元和ＩＧＢＴ的导通与关断，因定、转子

的两凸极对齐位置下电感最大￡…不对齐位置下电

感最小Ｌ…可通过控制电流的斩波值ｉ、开通角目。。

和关断角００ｆｆ，来控制电机运行。
３．２数控方法设计

电机定子相电流和转子瞬时转矩及其运动方程

为：

Ｍ。＝吉ｉ（口）２丽ｄＬ

（１）

Ｍ。一ＭＬ＝，紫

（２）

埘ｉ一电机转矩（Ｎ・ｍ）

ＭＬ——负载转矩（Ｎ・ｍ）

（ｋｇ・ｍ２）

考虑酱电感上升沿或下降沿的斜率近似为Ｋ，则

肼。：ｐ２Ⅲｎ＋ｌ～ｎ，芷叫㈥

肼ｅ

２

ｌ一百１

Ｋｉ２，ｗ。＋，。。。，芷∈尺＋‘３’

　

万方数据