關(guān)于永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)研究

郝文莉

【摘 要】科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，永磁同步電動機的相關(guān)技術(shù)也得到了快速的進步。本課題從伺服系統(tǒng)的定義及原理出發(fā)，分析與探討了永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀，并為改進相關(guān)技術(shù)提出相應(yīng)的解決對策。

【關(guān)鍵詞】永磁同步；電動機；伺服系統(tǒng)

0 引言

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，人類歷史上也經(jīng)歷了幾次工業(yè)革命，整個世界也發(fā)生了翻天覆地的變化。尤其是第二次世界大戰(zhàn)之后，第三次工業(yè)革命的爆發(fā)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展更是進入了新的臺階。世界上的電子電力技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，也大大改變了人類的生產(chǎn)方式與生活方式。尤其是隨著永磁材料的出現(xiàn)，電力電子技術(shù)的發(fā)展，特別是數(shù)字信號處理器技術(shù)的進步，讓永磁同步電機的交流伺服系統(tǒng)得到了普及應(yīng)用，如今在實際中的應(yīng)用也非常普及。例如激光加工、機器人、數(shù)控機床、大規(guī)模集成電路制造以及辦公自動化設(shè)備，甚至在雷達軍工控制隨動系統(tǒng)等，總的來說對于高科技的進步起到了非常關(guān)鍵的角色。據(jù)相關(guān)調(diào)查，如今隨著現(xiàn)代功率電子技術(shù)、微電子技術(shù)以及計算機技術(shù)的快速發(fā)展，永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)與傳統(tǒng)的伺服系統(tǒng)相比，具有更強的性能，能夠讓電動機的傳統(tǒng)優(yōu)勢得到有效的發(fā)揮。

關(guān)于永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)的研究，國內(nèi)學(xué)者也做了相關(guān)的探討。彭瑞（2007年）在《永磁同步電機交流伺服系統(tǒng)的研究》中提到了永磁同步電動機轉(zhuǎn)子勵磁由永磁體產(chǎn)生，無勵磁繞組和滑環(huán)、電刷，具備比較高的效率，同時也具有較高的功率密度以及較小的轉(zhuǎn)動慣量等，包括有著較高的可靠性能高。在研究中，作者也重點探討了DSP TMS320LF2407A和CPLD EPM3128ATC100-10構(gòu)成的控制電路。應(yīng)用匯編語言也逐步實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計，同時在相關(guān)的在硬件平臺上開展了相對應(yīng)的測試，實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有非常好的動態(tài)和靜態(tài)性能。辛小南； 賀莉； 王宏洲在《永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)控制策略綜述》中提到了這些年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展較快，文章近些年來永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)的控制策略以及研究方向做了簡單的綜述。在分析永磁交流伺服系統(tǒng)發(fā)展方向的基礎(chǔ)上，對永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)的控制策略詳細分類，分別介紹了經(jīng)典控制策略、現(xiàn)代控制策略、智能控制策略和復(fù)合控制策略，并對永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展前景做了展望和預(yù)測。

1 永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)的介紹

1.1 伺服系統(tǒng)定義及工作原理

“伺服”一詞最終來源于古希臘，開始是表示奴隸的意思，如今伺服系統(tǒng)已經(jīng)屬于電動機方面的重要部分。伺服系統(tǒng)，主要體現(xiàn)了執(zhí)行機構(gòu)依據(jù)一定的控制信號的規(guī)定進行運作，在相關(guān)的控制信號達到之前，被控制的對象非運動狀態(tài)，在接受的系統(tǒng)的相關(guān)信號之后，被控制的對象就應(yīng)該按照相關(guān)的規(guī)定進行作業(yè)，在控制信號慢慢失去只會，被控制的對象又可以自動停下來。

伺服系統(tǒng)的主要原理是根據(jù)控制命令相關(guān)規(guī)定，加強對信號的轉(zhuǎn)換，并進一步實現(xiàn)調(diào)控以及放大功率等功能，這樣能夠靈猴有效地控制驅(qū)動裝置輸出的力矩、速度以及位置等。

1.2 伺服系統(tǒng)的基本特征及要求

一般來說，伺服系統(tǒng)的以下的特點：首先是要具有精準的檢測裝備，這樣才能構(gòu)成速度與位置的閉環(huán)控制系統(tǒng)。其次伺服系統(tǒng)給的反饋方法主要有脈沖比較、相位比較以及幅值比較等三類。再次，伺服系統(tǒng)由于要經(jīng)常啟動或者制動，這樣將會對電機的輸出力矩以及轉(zhuǎn)動慣量的比值要求比較高。最后在速度伺服系統(tǒng)方面，數(shù)控機床的主運動要求調(diào)速性能也是非常高的，總的來說機床會要求伺服系統(tǒng)為較高性能的寬調(diào)速系統(tǒng)等。伺服系統(tǒng)給的要求，首先要具備較高的穩(wěn)定性，也就是在外在因素的干擾之下依然可以在短時間內(nèi)容進行調(diào)節(jié)并恢復(fù)正常的狀態(tài)，其次伺服系統(tǒng)要具備比較高的精度，以及要及時能夠跟蹤到相關(guān)的指令信號。

1.3 永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)介紹

目前，國內(nèi)的交流永磁同步伺服系統(tǒng)，主要是由控制系統(tǒng)、變頻器以及電動機等三者構(gòu)成，與其他交流伺服系統(tǒng)對比，它的主要區(qū)別是在電動機方面。目前平時運用的永磁同步電動機主要有無刷直流電動機、三相永磁同步電動機等，它們各自有自身的優(yōu)點與缺點，例如后者檢測裝置比較簡便，成本消耗比較少，但是缺點就是脈動力矩相當(dāng)大，這樣會直接影響伺服系統(tǒng)的最終的工作性能。

2 永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)的未來前景

2.1 數(shù)字化程度更高

21世紀是信息技術(shù)高速發(fā)達的社會，如今各行各業(yè)都開始走信息化發(fā)展，信息技術(shù)也快速改變現(xiàn)代人類的生產(chǎn)方式與生活方式。永磁同步電動機的交流伺服系統(tǒng)，未來發(fā)展趨勢就要數(shù)字化程度會逐步提升，如今國內(nèi)一些高校也正在研究了單片機以及DS形成的全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)，例如華中科技大學(xué)以及沈陽工業(yè)大學(xué)都在這方面做出較前沿的研究。很多企業(yè)的科研機構(gòu)，也不斷改進伺服系統(tǒng)的性能，實現(xiàn)伺服系統(tǒng)工作的完全數(shù)字化，進一步提高精度以及可靠性，有助于提升實際的生產(chǎn)效率。

2.2 永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)的智能化

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能化是現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的重要體現(xiàn)。在德國，工業(yè)發(fā)展速度非常，已經(jīng)走進了工業(yè)4.0時代，主要體現(xiàn)了工業(yè)開始走智能化道路。永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)的未來趨勢，也是走智能化道路，國外也開始嘗試用機器人去操作永磁同步電動機，并取得了不錯的成績。隨著國外技術(shù)的引進，我國未來的伺服系統(tǒng)也逐步走智能化道路。

3 總結(jié)

總的來說，永磁同步電動交流伺服系統(tǒng)是現(xiàn)代技術(shù)高度發(fā)展的產(chǎn)物。本課題概括與總結(jié)了伺服系統(tǒng)的相關(guān)定義、工作原理以及性能特點，同時闡述了永磁同步電動交流伺服系統(tǒng)各類型的優(yōu)點及缺點，在本課題中，提出了永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)未來主要走數(shù)字化道路，同時智能化水平也慢慢提升。

【參考文獻】

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]