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什么是电机磁场和磁场如何影响伺服电机性能?

发布时间:2021-08-11 18:09:36点击量:

  尽管伺服系统可以非常精确地控制电机的速度、位置和扭矩,但在某些应用中,由于驱动器可用总线(电源)电压的限制,电机可能无法达到指令速度。然而,先进的伺服驱动器提供了一种称为磁场的技术,它可以改变电机的转矩-速度曲线,特别是,它允许电机在额定母线电压下以高于额定速度的速度运行。

什么是电机磁场和磁场如何影响伺服电机性能?(图1)

  磁场将改变伺服电机的转矩-速度曲线,使电机在给定的母线电压下达到更高的速度。


  磁场可以通过降低电机产生的反电动势来实现更高的电机转速。回想一下,反电动势(电动势)是线圈在磁场中旋转时产生的电压,与电源(驱动)电压相反。为了“削弱”产生反电动势的磁场,磁场削弱取决于一种称为磁场定向控制(FOC)的控制方法。

什么是电机磁场和磁场如何影响伺服电机性能?(图2)

  磁场定向控制允许对电流的两个分量(D和Q)进行独立控制。


  磁场定向控制(也称为矢量控制)通常用于需要动态转矩和速度响应并提高效率的交流感应电动机。使用FOC,电流的正交(产生转矩,“Q”)和直接(产生磁通,“d”)分量独立控制,模拟直流电机的控制方案。


  在正常操作中,磁场定向控制的目标是将d轴电流(非扭矩产生部件)保持在零,并控制q轴电流以产生指令扭矩。


  以下是实现磁场的方法:定子电流的d轴以转子磁链轴为基准或与转子磁链轴一致。因此,调整d轴电流(有时称为相移)将直接影响转子的磁通量。换句话说,正d轴电流增强了转子磁链,而负d轴电流削弱了转子磁链。更具体地说,负d轴电流削弱了磁铁的磁场——因此,术语磁场减弱。


  回想一下,在交流电机中,速度由电源电压的频率决定。由于反电动势与电源电压相反(带走),它是交流电机可实现速度的一个重要限制因素。


  然而,反电动势是由转子磁通产生的。因此,增加负d轴电流将降低转子磁通,这意味着反电动势也将降低。因此,驱动器的更多总线电压用于产生(增加)电机转速,而不是克服反电动势。

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