關于永磁同步電動機交流伺服系統研究

郝文莉

【摘 要】科學技術的發展，永磁同步電動機的相關技術也得到了快速的進步。本課題從伺服系統的定義及原理出發，分析與探討了永磁同步電動機交流伺服系統技術現狀，并為改進相關技術提出相應的解決對策。

【關鍵詞】永磁同步；電動機；伺服系統

0 引言

科學技術是第一生產力，人類歷史上也經歷了幾次工業革命，整個世界也發生了翻天覆地的變化。尤其是第二次世界大戰之后，第三次工業革命的爆發，科學技術的發展更是進入了新的臺階。世界上的電子電力技術、通信技術的發展，也大大改變了人類的生產方式與生活方式。尤其是隨著永磁材料的出現，電力電子技術的發展，特別是數字信號處理器技術的進步，讓永磁同步電機的交流伺服系統得到了普及應用，如今在實際中的應用也非常普及。例如激光加工、機器人、數控機床、大規模集成電路制造以及辦公自動化設備，甚至在雷達軍工控制隨動系統等，總的來說對于高科技的進步起到了非常關鍵的角色。據相關調查，如今隨著現代功率電子技術、微電子技術以及計算機技術的快速發展，永磁同步電動機交流伺服系統與傳統的伺服系統相比，具有更強的性能，能夠讓電動機的傳統優勢得到有效的發揮。

關于永磁同步電動機交流伺服系統的研究，國內學者也做了相關的探討。彭瑞（2007年）在《永磁同步電機交流伺服系統的研究》中提到了永磁同步電動機轉子勵磁由永磁體產生，無勵磁繞組和滑環、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構成的控制電路。應用匯編語言也逐步實現了控制系統的軟件設計，同時在相關的在硬件平臺上開展了相對應的測試，實驗結果表明，該系統具有非常好的動態和靜態性能。辛小南； 賀莉； 王宏洲在《永磁同步電動機交流伺服系統控制策略綜述》中提到了這些年來，隨著科學技術的發展，永磁同步電動機交流伺服系統的發展較快，文章近些年來永磁同步電動機交流伺服系統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發展方向的基礎上，對永磁同步電動機交流伺服系統的控制策略詳細分類，分別介紹了經典控制策略、現代控制策略、智能控制策略和復合控制策略，并對永磁同步電動機交流伺服系統的發展前景做了展望和預測。

1 永磁同步電動機交流伺服系統的介紹

1.1 伺服系統定義及工作原理

“伺服”一詞最終來源于古希臘，開始是表示奴隸的意思，如今伺服系統已經屬于電動機方面的重要部分。伺服系統，主要體現了執行機構依據一定的控制信號的規定進行運作，在相關的控制信號達到之前，被控制的對象非運動狀態，在接受的系統的相關信號之后，被控制的對象就應該按照相關的規定進行作業，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。

伺服系統的主要原理是根據控制命令相關規定，加強對信號的轉換，并進一步實現調控以及放大功率等功能，這樣能夠靈猴有效地控制驅動裝置輸出的力矩、速度以及位置等。

1.2 伺服系統的基本特征及要求

一般來說，伺服系統的以下的特點：首先是要具有精準的檢測裝備，這樣才能構成速度與位置的閉環控制系統。其次伺服系統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，伺服系統由于要經常啟動或者制動，這樣將會對電機的輸出力矩以及轉動慣量的比值要求比較高。最后在速度伺服系統方面，數控機床的主運動要求調速性能也是非常高的，總的來說機床會要求伺服系統為較高性能的寬調速系統等。伺服系統給的要求，首先要具備較高的穩定性，也就是在外在因素的干擾之下依然可以在短時間內容進行調節并恢復正常的狀態，其次伺服系統要具備比較高的精度，以及要及時能夠跟蹤到相關的指令信號。

1.3 永磁同步電動機交流伺服系統介紹

目前，國內的交流永磁同步伺服系統，主要是由控制系統、變頻器以及電動機等三者構成，與其他交流伺服系統對比，它的主要區別是在電動機方面。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大，這樣會直接影響伺服系統的最終的工作性能。

2 永磁同步電動機交流伺服系統的未來前景

2.1 數字化程度更高

21世紀是信息技術高速發達的社會，如今各行各業都開始走信息化發展，信息技術也快速改變現代人類的生產方式與生活方式。永磁同步電動機的交流伺服系統，未來發展趨勢就要數字化程度會逐步提升，如今國內一些高校也正在研究了單片機以及DS形成的全數字化交流伺服系統，例如華中科技大學以及沈陽工業大學都在這方面做出較前沿的研究。很多企業的科研機構，也不斷改進伺服系統的性能，實現伺服系統工作的完全數字化，進一步提高精度以及可靠性，有助于提升實際的生產效率。

2.2 永磁同步電動機交流伺服系統的智能化

隨著科學技術的發展，智能化是現代技術發展的重要體現。在德國，工業發展速度非常，已經走進了工業4.0時代，主要體現了工業開始走智能化道路。永磁同步電動機交流伺服系統的未來趨勢，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。隨著國外技術的引進，我國未來的伺服系統也逐步走智能化道路。

3 總結

總的來說，永磁同步電動交流伺服系統是現代技術高度發展的產物。本課題概括與總結了伺服系統的相關定義、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各類型的優點及缺點，在本課題中，提出了永磁同步電動機交流伺服系統未來主要走數字化道路，同時智能化水平也慢慢提升。

【參考文獻】

[1]辛小南，賀莉，王宏洲.永磁同步電動機交流伺服系統控制策略綜述[J].微特電機，2010，02：67-70.

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[4]陸南，劉維亭.永磁同步電動機交流伺服系統動態性能研究[J].華東船舶工業學院學報（自然科學版），2005，04：50-55.

[5]陳志勇.基于DSP的永磁同步電動機伺服系統研究[D].華中科技大學，2006.

[責任編輯：朱麗娜]