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"第章数控机床的伺服驱动系统,学习目标31伺服驱动系统概述32步进电动机及控制系统33直流伺服电动机及控制系统34交流伺服电动机及控制系统本章小结思考题,学习目标,掌握数控机床伺服驱动系统的组成、工作原理及特点，掌握对不同电动机的控制方法。

@#@,图3.1伺服系统结构图,图3.2三相反应式步进电机结构原理图,图3.4反应式步进电机工作原理示意图,图3.3三段式反应式步进电机的结构原理,图3.5永磁感应子式步进电机结构示意图,图3.6静态矩角特性,图3.790BF001步进电机的启动频矩特性,图3.890BF001步进电机的运行频矩特性,图3.9CH250管脚图和三相六拍接线图,图3.10两坐标伺服系统工作原理图,图3.11软环形分配器的程序流程框图,图3.12程序流程框图,图3.13单电压驱动电路原理图,图3.14高低压驱动电路原理图,图3.15斩波驱动电路原理图,图3.16三种电路的波形,图3.17直流电机的机械特性,图3.18永磁直流伺服电机工作曲线,I连续工作区II间断工作区III瞬时加速区,图3.19负载工作周期曲线,图3.20三相桥式反并联整流电路,图3.21双环调速系统工作原理图,图3.22H型脉冲功率放大器工作原理图,图3.23H型双极性工作方式电压和电枢电流波形,图3.24微机PWM驱动系统的原理框图,图3.25永磁交流伺服电机结构示意图,1定子2转子3定子三相绕组4编码器5出线盒,图3.26永磁式交流同步伺服电机的工作原理图,图3.27交流伺服电机工作曲线,I连续工作区II断续工作区,图3.28单相逆变电路,图3.29双极性SPWM通用型主回路（三相逆变电路）,图3.30载波（三角波）调制波（正弦波）形成原理图,图3.31变频控制原理图,31伺服驱动系统概述,3.1.1伺服驱动系统概念3.1.2对伺服系统的基本要求3.1.3伺服系统的分类3.1.4伺服系统的组成和工作原理,3.1.1伺服驱动系统概念,数控机床伺服系统：

@#@以机床移动部件的位置和速度为控制量的自动控制系统，又称随动系统、拖动系统或伺服机构。

@#@伺服系统分类：

@#@位置伺服（工作台的位置和主轴的位置及起始角度）和速度伺服（工作台电动机转动的速度）。

@#@,3.1.2对伺服系统的基本要求,对伺服系统的基本要求1、精度高2、稳定性好3、快速响应4、调速范围宽5、低速大转矩6、对伺服电机的要求,3.1.3伺服系统的分类,1、按调节理论分类开环伺服系统闭环伺服系统半闭环系统2、按使用驱动元件分类电液伺服系统电气伺服系统3、按使用直流伺服电机和交流伺服电机分类直流伺服系统交流伺服系统4、按进给驱动和主轴驱动分类进给伺服系统主轴伺服系统5、按反馈比较控制方式分类脉冲、数字比较伺服系统相位比较伺服系统幅值比较伺服系统全数字伺服系统,3.1.4伺服系统的组成和工作原理,数控机床伺服系统组成：

@#@由速度环和位置环所组成，如图3.1所示。

@#@速度环由速度控制单元、伺服电动机和速度检测装置组成。

@#@位置环是由位置控制模块、速度控制单元、位置检测及反馈控制等各部分组成。

@#@伺服系统工作原理：

@#@接收插补程序生成的进给脉冲或进给位移量，（接受反馈信号），经变换和放大，转化为移动部件的位移。

@#@,32步进电动机及控制系统,3.2.1步进电机结构原理和分类3.2.2步进电机驱动控制,3.2.1步进电机结构原理和分类,1、步进电机的分类2、步进电机的工作原理3、反应式步进电机主要技术性能指标,1、步进电机的分类,

（1）按运动方式来分旋转运动、直线运动、平面运动和滚切运动式步进电机

（2）按工作原理来分反应式（磁阻式）、电磁式、永磁式、永磁感应子式步进电机（3）按使用场合来分功率步进电机和控制步进电机（4）按结构来分单段式（径向式）、多段式（轴向式）、印刷绕组式。

@#@（5）按相数来分三相、四相、五相、六相等。

@#@（6）按使用频率来分高频步进电机和低频步进电机,2、步进电机的工作原理,1）反应式步进电动机（VR）2）永磁式步进电机3）永磁感应子式步进电机,1）反应式步进电动机,

（1）反应式步进电动机（VR）工作原理

（2）反应式步进电机的特点,

（1）反应式步进电动机工作原理,反应式步进电机叫可变磁阻式步进电机，简称步进电动机。

@#@反应式步进电机种类：

@#@单段式（径向式）多段式（轴向式）结构：

@#@单段式结构如图3.2所示，多段式如图3.3、图3.4所示。

@#@单段式和多段式结构的制造工艺较复杂，适用于相数多的步进电机。

@#@目前大多数采用单段式结构，若相数较多时，也有采用径向、轴向分相相结合的混合式结构。

@#@反应式步进电机的工作原理：

@#@磁力线力图走磁阻最小的路径，从而产生反应力矩；@#@带动转子转动。

@#@定子绕组的供电方式：

@#@单三拍供电方式：

@#@A-B-C-A-双三拍工作方式：

@#@AB-BC-CA-AB-如图3.4所示,

（2）反应式步进电机的特点,a、步进电机的控制十分方便b、气隙小c、步距角小d、励磁电流较大e、电机的内部阻尼较小f、带惯性负载能力差，尤其是在高速时容易失步g、断电后无定位转矩,2）永磁式步进电机,

（1）永磁式步进电机的结构

（2）永磁式步进电机的特点,

（1）永磁式步进电机的结构,永磁感应子式步进电机结构，如图3.5所示。

@#@由定子和转子组成。

@#@永磁式步进电机的转子或定子的某一方具有永久磁钢，另一方由软磁材料制成。

@#@绕组轮流通电，建立的磁场与永久磁钢的恒定磁场相互作用产生转矩，使用转子旋转。

@#@,

（2）永磁式步进电机的特点,a、步距角大。

@#@一般步距角为150、22.50、300、450、900等。

@#@这是因为在一个圆周上能形成的极对数受到极弧尺寸的限制，不能太多，所以它的步距角不能太小。

@#@b、控制功率小，效率高。

@#@c、内阻尼较大，单步振荡时间短。

@#@d、断电后具有一定的定位转矩。

@#@,3）永磁感应子式步进电机,

（1）永磁感应子式步进电机结构

（2）永磁感应子式步进电机的特点,

（1）永磁感应子式步进电机结构,永磁感应子式步进电机，从它的磁路内含有永久磁钢这点看，可以说它是永磁式步进电机。

@#@但因其结构的不同，使其作用原理以及性能方面，都与永磁式步进电机有明显的区别。

@#@从定子或转子的导磁体来看，又像反应式步进电机。

@#@它好像是反应式和永磁式步进电机的结合，所以常称其为混合式步进电机。

@#@永磁感应子式步进电机的典型结构如图3.5所示。

@#@它的定子结构与反应式步进电机基本相同，即分成若干极，极上有齿和控制线圈。

@#@转子由环形磁钢及两段铁心组成，环形磁钢在转子的中部，轴抽充磁，两段铁心分别装在磁钢的两端，转子铁心上也有像反应式步进电机那样的齿，但两段铁心上的小齿相互错开半个齿距，定转子齿的齿距通常相同,

（2）永磁感应子式步进电机的特点,a、控制功率小，效率高。

@#@b、步距角小。

@#@c、运行频率高（几十千赫），用于数控系统中可将脉冲当量设计得很小，提高了系统的控制精度。

@#@d、在相同输出转矩情况下，外径相对较小。

@#@e、断电后具有一定的定位转矩。

@#@f、永磁易去磁，则会有振荡点和失步区。

@#@永磁感应子式步进电机是步进电机的最新发展。

@#@近年来国外步进电机的生产厂家相继推出它的系列化产品，具有较好的发展趋势。

@#@,3、反应式步进电机主要技术性能指标,

（1）步距角

（2）最大静转矩TJmax（3）空载起动（突跳）频率fq（步/s）（4）启动矩频特性（5）空载运行频率fmax（步/s）（6）运行矩频特性,

（1）步距角,步进电机每步的转角称为步距角，其计算公式如下m步进电机相数，Z转子齿数，K控制方式系数，是拍数与相数的比例系数。

@#@每种电机给出两种步距角，彼此相差一倍。

@#@大步距角指控制供电拍数与相数相等进的步距角；@#@小步距角系指拍数是相数两倍时的步距角,

（2）最大静转矩TJmax,当步进电机不改变通电状态时，转子处于不动状态，即静态。

@#@如果在电机轴上外加一个负载转矩，使转子按一定方向转过一个角度称为失调角。

@#@定子、转子间的电磁转矩随失调角变化情况如图3.6（a）所示。

@#@描述静态时电磁转矩T与之间关系的曲线称为矩角特性如图3.6（b）。

@#@矩角特性上的电磁转距最大值称为最大静态转矩TJmax在静态稳定区内，当外加转矩去除时，转子在电磁转矩作用下，仍能回到稳定平衡点位置。

@#@,（3）空载起动（突跳）频率,步进电机在空载时由静止突然启动，进入不丢步的正常运行的最高频率，称为启动频率或突跳频率。

@#@启动频率要比连续运行频率低得多，这是因为步进电机启动时，既要克服负载力矩，又要克服运转部分的惯性矩，电机的负担比连续运转时重。

@#@步进电机带负载（尤其是惯性负载）的启动频率比空载的启动频率要低。

@#@,（4）启动矩频特性,当步进电机带着一定的负载转矩启动时，作用在电机轴上的加速转矩为电磁转矩与负载转矩之差。

@#@负载转矩越大，加速转矩就越小，电机就不易转起来，只有当每步有较长的加速时间（采用较低的脉冲频率）时，电机才能启动。

@#@因此，其启动频率随着负载的增加而下降。

@#@描述步进电机启动频率与负载力矩的关系曲线称作启动矩频特性，如图3.7所示。

@#@,（5）空载运行频率,步进电机在空载启动后，能不丢步连续运行的最高脉冲重复频率称作运行频率fmax。

@#@fmax远大于fq，因为运行频率受转动惯量的影响比启动时大为减小，步进电机在高速下启动或高速下制动，需要采用自动升降速的控制。

@#@运行频率fmax因所带负载的性质和大小而异，与驱动电源也有很大关系。

@#@,（6）运行矩频特性,运行矩频特性T=f（F）是描述步进电机连续稳定运行时，输出转矩与连续运行频率之间的关系，如图3.8所示。

@#@它是衡量步进电机运转时承载能力的动态性能指标。

@#@该特性上每一频率所对应的转矩称为动态转矩。

@#@从图3.8可以看出，随着连续运行频率的上升，输出转矩下降，承载能力下降。

@#@原因是，频率越高，电机绕组的感抗（XL=2fL）越大，使绕组中的电流波形变坏，幅值变小，从而使输出力矩下降。

@#@,3.2.2步进电机驱动控制,1、对驱动电源的要求2、驱动电源,1、对驱动电源的要求,对驱动电源的基本要求如下：

@#@1）电源的相数、通电方式、电压、电流应与步进电机的基本参数相适应。

@#@2）能满足步进电机启动频率和运行频率的要求。

@#@3）工作可靠，抗干扰能力强。

@#@4）成本低，效率高，安装和维护方便。

@#@,2、驱动电源,驱动电源通常由环形分配器和功率放大器组成。

@#@1）环形分配器2）功率驱动器,1）环形分配器,环形分配器的主要功能：

@#@是将数控装置的插补脉冲，按步进电机所要求的规律分配给步进电机驱动电源的各相输入端，以控制励磁绕组的导通或关断。

@#@同时由于电机有正反转要求，所以环形分配器的输出是周期性的又是可逆的。

@#@硬件环形分配器的种类：

@#@专用集成芯片或通用可编程逻辑器件组成的环形分配器。

@#@CH250是三相反应式步进电机环形分配器专用集成电路芯片，管脚图和三相六拍工作时的接线图如图3.9所示。

@#@以两坐标步进电动机伺服进给如图3.10所示为例，设计三相反应式步进电动机的软环形分配器的软环形分配器的程序设计流程框图如图3.11所示,2）功率驱动器,功率驱动器或称功率放大电路。

@#@由于功放电路中的负载为步进电机的绕组，是感性负载，与一般功放不同点就由由此而产生，主要是较大电感影响快速性，感应电势带来的功率管保护等问题。

@#@功率驱动器的种类：

@#@

（1）单电压驱动电路

（2）高低压驱动电路（3）斩波驱动电路（4）调频调压电路（5）细分驱动电路,

（1）单电压驱动电路,单电压驱动电路的工作原理如图3.13所示，图3.13中L为步进电机励磁绕组的电感，Ra为绕组电阻并串接一个电阻Rc，为了减小回路的时间常数L/（Ra+Rc），电阻Rc并联一电容C（可提高负载瞬间电流的上升率），从而提高电机的快速响应能力和启动性能。

@#@续流二极管VD和阻容吸收回路Rc，是功率管VT的保护线路。

@#@单电压驱动电路的优点是线路简单，缺点是电流上升不够快，高频时带负载能力低。

@#@,

（2）高低压驱动电路,高低压驱动电路的特点是供给步进电机绕组有两种电压：

@#@一种是高电压U1，由电机参数和晶体管特性决定，一般在80V至更高范围；@#@另一种是低电压U2，即步进电机绕组额定电压，一般为几伏，不超过20V。

@#@图3.14为高低压驱动电路的原理图。

@#@在相序输入信号IH、IL到来时，VT1、VT2同时导通，给绕组加上高压U1，以提高绕组中电流上升率，当电流达到规定值时VT1、VT2同时导通，（tH脉宽小于tL），则自动切换到低压的。

@#@电路的优点：

@#@是在较宽的频率范围有较大的平均电流，能产生较大且稳定的平均转矩，其缺点是电流波顶有凹陷，电路较复杂。

@#@,（3）斩波驱动电路,斩波驱动电路的工作原理如图3.15所示优点：

@#@a、绕组的脉冲电流边沿陡，快速响应好。

@#@b、功耗小，效率高。

@#@因为电路无外接电阻，而采样电阻Re又很小（一般为0.2左右），所以整个系统的功耗下降很多，相应地提高了效率。

@#@c、输出恒定转矩。

@#@由于采样电阻Re的反馈作用，使绕组中的电流可以恒定在额定的数值上，而且不随步进电机的转速而变化，从而保证在很大的频率范围内，步进电机都能输出恒定的转矩。

@#@d、减少了步进电机共振现象的发生。

@#@,（4）调频调压电路,调频调压电路：

@#@对绕组提供电压与电机运行频率建立直接关系，即低频时用较低电压供电，高频时用较高电压供电。

@#@电压随频率变化可由不同的方法实现，如分频段来调压、电压随频率线性地变化等。

@#@,（5）细分驱动电路,细分驱动：

@#@将一个步距角细分成若干子步的驱动方法。

@#@工作原理：

@#@绕组电流由矩形波供电改为梯形波供电。

@#@矩形波供电时，绕组中的电流基本上是从零值跃到额定值，或从额定值降至零值。

@#@而梯形波供电时，绕组中的电流经若干个阶梯上升到额定值，或经若干个阶梯下降至零值，也就是说，在每次输入脉冲切换时，不是将绕组电流全部通入或切除，而是改变相应绕组中额定电流的一部分。

@#@电流分成多少个台阶，则转子就以同样的个数转一个步距角。

@#@细分驱动的优点：

@#@是使步距角减小，运行平稳，提高匀速性，并能减弱或消除振荡。

@#@,3.3直流伺服电动机及控制系统,3.3.1直流伺服电动机结构原理及分类3.3.2直流伺服电机的控制系统,3.3.1直流伺服电动机结构原理及分类,1、直流伺服电动机分类2、直流伺服电机的结构原理及特性3、永磁直流伺服电机,1、直流伺服电动机分类,1）改进型直流电机2）小惯量直流电机3）步进电机4）永磁直流伺服电机5）无刷直流电机,1）改进型直流电机,电机在结构上与传统的直流电机没有多大区别，只是它设计的转动惯量小，过载能力强，具有较好的换向性能。

@#@它在静态特性和动态特性方面较普通直流电机有所改善。

@#@,2）小惯量直流电机,电机分类：

@#@无槽圆柱体电枢结构和带印刷绕组的盘形电枢结构。

@#@小惯量直流电机最大限度地减少了电枢转动惯量，所以能获得最好的快速性。

@#@在早期的数控机床上应用这类电机也较多。

@#@小惯量直流电机在数控机床上至今仍有使用。

@#@,3）步进电机,如前如述，步进电机制造容易，它所组成的开环系统比较简单易调。

@#@在功能简单的经济型数控机床上仍有使用。

@#@另外，在某些数控机床上也有用作补偿刀具磨损运动以及精密角位移等方面的驱动。

@#@,4）永磁直流伺服电机,这种电机也叫直流力矩电机或叫大惯量宽调速直流伺服电机。

@#@由于它能在较大过载转矩下长时间工作以及电机的转子惯量较前述几种电机都大，因此它能直接与丝杠相连而不需中间传动装置。

@#@而且因无励磁回路损耗，所以它的外形尺寸比相类似的直流电机小。

@#@它还有一个特点是可在低速下运转，如能在1r/min甚至在0.1r/min下平稳地运转。

@#@这种电机在数控机床上获得了广泛应用。

@#@,5）无刷直流电机,这种电机又叫无整流子电机。

@#@它没有换向器，是由同步电机和逆变器组成，而逆变器是由装在转子上的转子位置传感器控制。

@#@因此它实质上是交流调速电机的一种。

@#@由于这种电机的性能达到直流电机的水平，又取消了换向器及电刷部件，使电机寿命提高了一个数量级。

@#@,2、直流伺服电机的结构原理及特性,直流电机是由磁极（定子）、电枢、转子和电刷（换向片）三部分组成。

@#@直流电机分类：

@#@他激式、永磁式、并激式、串激式和复激式四种。

@#@数控机床上广泛使用的是永磁式直流伺服电机。

@#@直流电机的工作原理：

@#@是建立在电磁力定律基础上的，即通直流电的转子切割定子磁场的磁力线使转子获得电磁转矩，产生瞬时旋转，在换向电刷持续完成电流换向的作用下，维持了电枢的连续转动。

@#@1）直流电机的静态特性2）直流伺服电机的动态特性,1）直流电机的静态特性,机械特性是静态特性，是稳定运行时带动负载的性能，稳定运行时，电磁转矩与所带负载转矩相等。

@#@静态特性如图3-17所示,2）直流伺服电机的动态特性,动态特性：

@#@在数控机床的进给系统中，电机经常处于过渡状态工作，以使电机由一种稳定状态过渡到另一种稳定状态的能力。

@#@电机由直流电能转换来的电磁转矩TM，克服负载转矩后，其剩余部分用来克服机械惯量，产生加速度，以使电机由一种稳定状态过渡到另一种稳定状态。

@#@,3、永磁直流伺服电机,数控机床上大量使用的是永磁直流伺服电机，即是直流力矩伺服电机，也叫大惯量宽调速直流伺服电机。

@#@永磁直流伺服电机的工作原理与普通直流电机相同。

@#@它的气隙磁场（主磁通）的建立已经不是用直流电流励磁的办法，而是用永久磁铁代替直流电机励磁绕组和磁极铁芯建立主磁通，从而产生感应电势和电磁转矩。

@#@目前采用高稀土磁性材料永磁。

@#@1）永磁直流伺服电机的性能特点2）永磁直流伺服电机的特性曲线,1）永磁直流伺服电机的性能特点,

（1）低转速大惯量

（2）转矩大（3）起动力矩大（4）低速运行平稳，力矩波动小,2）永磁直流伺服电机的特性曲线,

（1）转矩-速度特性曲线

（2）负载-工作周期曲线,

（1）转矩速度特性曲线,转矩速度特性曲线又叫做工作曲线，如图3.18所示。

@#@伺服电机的工作区域被温度极限线以及瞬时换向极限线分成三个区域：

@#@I区为连续工作区，在该区域内可对转矩和转速作任意组合，都可长期连续工作。

@#@II区为断续工作区，此时电机只能根据负载周期曲线如图3.19所示，决定的通电工作时间和断电时间做间歇工作。

@#@III区为加速和减速区域，电机只能用作加速或减速，工作一段极短的时间。

@#@,

（2）负载工作周期曲线,该曲线如图3.19所示。

@#@负载工作周期曲线给出了在满足机械所需转矩，而又确保电机不过热的情况下，允许电机的工作时间。

@#@因此，这些曲线是由电机温度极限所决定的。

@#@负载工作周期曲线的使用方法，首先根据实际负载转矩的要求，求出电机在该时的过载倍数,3.3.2直流伺服电机的控制系统,直流电动机的控制系统主要是速度控制单元。

@#@速度控制单元的作用是控制直流伺服电机的转速。

@#@永磁直流伺服电机的调速有三种方法：

@#@改变电枢回路电阻Ra、改变气隙磁通量、改变外加电压Ua。

@#@第三种调速方法是广泛应用的调速方法，因为这具有恒转矩的调速特性、机械性能好、经济性能好等特点。

@#@直流伺服电机的速度控制单元的作用是将转速指令信号（多为电压值）变为相应的电枢电压值。

@#@永磁直流伺服电机的速度控制单元多采用晶闸管调速系统和晶体管脉宽调制调速系统1、晶闸管调速系统2、晶体管脉宽调制器式调速系统,1、晶闸管调速系统,永磁直流伺服电机的电枢主回路分为：

@#@用三相全控桥式整流电路，如图3.20所示三相桥式反并联整流电路。

@#@双环调速工作系统如图3.21所示。

@#@原理：

@#@通过调节电流和电压的变化来调整。

@#@特点：

@#@具有速度外环、电流内环的双环调速系统具有良好的静态、动态指标，其缺点是：

@#@在低速轻载时，电枢电流出现断续，机械特性变软，总放大倍数下降，同时动态品质变坏。

@#@可采取电枢电流自适应调节器或者增加一个电压调节内环，组成三环来解决。

@#@,2、晶体管脉宽调制器式调速系统,由于功率晶体管比晶闸管具有更优良的特性，目前功率、耐压等都已大大提高，所以在中、小功率驱动系统中，已逐步取代晶闸管。

@#@在功率晶体管开关型伺服电机驱动系统中，目前广泛采用脉冲宽度调制式PWM（PulseWidthModulation）驱动系统，数控机床驱动系统也不例外。

@#@所谓脉宽调速，即是利用脉宽调制器对大功率晶体管开关放大器的开关时间进行控制，将直流电压转换成某一频率的矩形波电压，加到直流电枢两端，通过对矩形波脉冲宽度的控制，改变电枢两端的平均电压，从而达到调节电机转速的目的。

@#@PWM控制方式的速度控制单元由脉冲宽度调制器和脉冲功率放大器两部分组成。

@#@1）脉冲功率放大器（PWM系统的主回路）2）脉冲宽度调制器（PWM系统的控制回路）3）PWM驱动系统的主要特点,1）脉冲功率放大器（PWM系统的主回路）,开关型功率放大器的驱动回路有两种结构型式，一种是H型（也称桥式），另一种是T型。

@#@H型的电路原理如图如3-22所示。

@#@,2）脉冲宽度调制器（PWM系统的控制回路）,脉冲宽度调制器：

@#@将电压信号（代表速度）转换为脉冲宽度的调节变换装置。

@#@分类：

@#@以锯齿波作为调制信号的脉冲宽度调制器、以三角波作调制信号的脉冲宽度调制器和数字脉冲宽度调制器。

@#@数字脉冲宽度调制器可用硬件（定时器/计数器）、硬件加软件（定时器产生中断）或软件来实现。

@#@微机PWM驱动系统采用的是数字脉冲宽度调制器。

@#@工作原理：

@#@微机输出脉宽控制信号经驱动器放大，驱动PWM主回路中的功率晶体管开关。

@#@开关频率及脉冲宽度都可采用软件形式的数字宽度调制器来调节。

@#@计算机同时采样速度反馈信号，并利用软件对速度和位置进行调节。

@#@原理如图3.24所示，,3）PWM驱动系统的主要特点,1、电机损耗和噪声小晶体管开关频率很高，远比转子能跟随的频率高，也即避开了机械的共振。

@#@由于开关频率高，使得电枢电流仅靠电枢电感或附加较小的电抗器便可连续，所以电机损耗、发热小。

@#@2、系统动态特性好，响应频带宽PWM控制方式的速度控制单元与较小惯量的电机相匹配时，可以充分发挥系统的性能，从而获得很宽的频带。

@#@频带越宽，伺服系统校正瞬态负载扰动的能力就越高。

@#@3、低速时电流脉动和转速脉动都很小，稳速精度高。

@#@4、功率晶体管工作在开关状态，其损耗小，电源利用率高，并且控制方便。

@#@5、相响应快。

@#@PWM控制方式，具有四象限的运行能力，即电动机既能驱动负载，也能制动。

@#@,3.4交流伺服电动机及控制系统,1、交流伺服电机的类型和特点2、永磁式交流伺服电机工作原理、性能和发展方向3、交流伺服电机的调速4、PWM型变频器,1、交流伺服电机的类型和特点,交流伺服电机分类：

@#@反应式（磁阻式）、电磁式、永磁式、永磁感应子式电机。

@#@交流电机的特点：

@#@感应电机结构简单，它与同容量的直流电机相比，重量轻1/2，价格仅为直流电机的1/30它的缺点是不能经济地实现范围较广的平滑调速，必须从电网吸收滞后的励磁电流，因而会使电网功率因数变坏。

@#@所以进给运动一般不用这种电机，而是把它用在主轴驱动系统中。

@#@,2）永磁式交流伺服电机工作原理、性能和发展方向,永磁式交流伺服电机工作原理永磁式交流伺服电机性能永磁式交流伺服电机发展方向,永磁式交流伺服电机工作原理,永磁交流伺服电机组成：

@#@由定子、转子和检测元件三部分。

@#@结构原理如图3.25所示。

@#@定子具有齿槽，内有三相绕组，形状与普通感应电机的定子相同。

@#@工作原理：

@#@当定子三相绕组通上交流电后，就产生一个旋转磁场，该旋转磁场以同步转速ns转，如图3.26所示。

@#@根据磁极的同性相斥，异性相吸的原理，定子旋转磁极就要与转子的永久磁场磁极互相吸引住，并带着转子一起旋转。

@#@,永磁式交流伺服电机性能,交流伺服电机的性能同直流伺服电机一样，也用特性曲线和数据表来表示。

@#@当然，最主要的是转矩-速度特性曲线，如图3.27所示。

@#@在连续工作区，速度和转矩的任何组合，都可连续工作。

@#@但连续工作区的划分受到一定条件的限制。

@#@连续工作区划定的条件有二个：

@#@一是供给电机的电流是理想的正弦波，二是电机工作在某一特定温度下。

@#@断续工作区的极限，一般受到电机的供电限制，交流伺服电机的机械特性比直流伺服电机的机械特性要硬。

@#@另外，断续工作区的范围更大，尤其在高速区，这有利于提高电机的加、减速能力。

@#@,永磁式交流伺服电机发展方向,过去的变频器采用的功率开关元件是晶闸管，利用相控原理进行控制。

@#@这种方法产生电压谐波分量大，功率因数差，转矩脉动大，动态响应慢。

@#@现在变频调速大量采用PWM型变频器，它是采用脉宽调制原理和新型电力电子器件（GTR、IGBT和VMOSFET），克服或改善了相控原理中的一些缺点。

@#@PWM型变频器发展很快，出现了许多调制方法，SPWM、DMPWM、NPWM、矢量角PWM、最佳开关角PWM、电流跟踪PWM等十余种。

@#@,3、交流伺服电机的调速,交流电机调速种类很多，有相位控制、变压变频控制、滑差频率控制、PWM控制、矢量变换控制、磁场控制等。

@#@应用最多的是变频调速。

@#@变频调速的主要环节是能为交流电机提供变频电源的变频器。

@#@变频器可分为交直";i:

1;s:

1515:

",摆一摆,想一想,人教版一年级下册实践活动,猜谜语,小小数位表，真呀真神气，从左往右数，它是小弟弟，从右往左数，它就变第一。

@#@,个位,我现在在哪?

@#@表示什么数?

@#@,我现在在哪?

@#@表示什么数?

@#@,用1个珠子能摆出1和10两个不同的数,那么颗珠子能摆出哪些数呢？

@#@颗呢？

@#@,用2个珠子摆出了2、11、20，不知3颗珠子能摆出哪些数呢？

@#@,用3个珠子摆一摆,2、同桌合作，一个小朋友在数位表中摆一摆，另一个细心的小朋友在表格中记一记他用3个珠子摆出的数以及摆出的个数。

@#@,1、拿出3颗蓝色的珠子、一个数位表、一张表格,3、尽量有顺序，做到既不重复又不漏掉。

@#@,有序的摆法,从个位起,从十位起,成对移,有序的摆法,1、从个位一颗一颗往十位移,有序的摆法,2、从十位一颗一颗往个位移,有序的摆法,3、一组一组成对移,有序的摆法,3、一组一组成对移,颗.颗珠子呢,在老师刚才介绍的有序摆法中选一种你们喜欢的方法来摆一摆，在另一张表格中记一记。

@#@,得出规律,1.摆出数的个数=珠子的颗数+12.个位上的数+十位上的数=珠子个数。

@#@,6颗珠子共（）个数：

@#@_7颗珠子共（）个数：

@#@_8颗珠子共（）个数：

@#@_9颗珠子共（）个数：

@#@_,应用规律,7,9,8,10,6,15,24,33,42,51,60,7,16,25,34,43,52,61,70,8,17,26,35,44,53,62,71,80,9,18,27,36,45,54,63,72,81,90,";}