交流电机控制
➢ 旋转磁场
➢ 方向控制
➢ 改变任意两相顺序
➢ 速度控制
➢ 转差率s ➢ 极对数p
n 60f1 (1s) p
➢ 频率f1
➢基频以下，电压频率比不变
➢基频以上，电压不变，磁通下降
➢ 转矩控制(定子相电压)
➢ 变频调速
U14.44 f1N1
交流变频控制
➢ 变频技术分类 ✓ 交－直－交变频 ✓ 交－交变频
伺服电机
➢将输入的电压信号（控制电压）转变为转轴
的角位移或角速度输出
是低速转矩
➢ 电动机的控制目标
➢ 速度：各种电机都能够满足 ➢ 转矩：直流电机、伺服电机 ➢ 位置：步进电机、伺服电机
直流电机控制
➢ 速度控制
➢ 励磁控制法(改变励磁电流) n Ua IaRa
➢ 改变电枢电压(PWM调速)
CE
➢ 改变电枢电阻
➢ 转矩控制
➢ 改变电枢电流
TCTIa
➢ 特点
➢ 速度与转矩分开控制，没有耦合，容易实现
步）
➢脉冲数增加，位移增加；脉冲频率提高，速度提高；分
配脉冲的相序改变，方向改变
➢ 特点
➢ 控制特性好：速度取决于脉冲频率，位移取决于
脉冲数量
➢ 误差不累计，步距角不受干扰影响，具有良好的
跟随性：一个脉冲一个角度
➢ 动态响应快，易于启动、停止，正反转，调速 ➢ 精度比较差，存在失步和震荡现象
步进电机原理
➢ 变频器安装地点必需符合标准环境的要求，否则易引起故障 或缩短使用寿命；变频器与驱动马达之间的距离一般不超过 50米，若需更长的距离则需降低载波频率或增加输出电抗器
选件才能用途
➢ 用于交流异步电动机，实现伺服控制 ➢ 通过编程，可以对电动机的位置、转速、加速度和转矩实
➢ 负载类型：恒转矩、恒功率、风机类
➢ 变频器功率值与电动机功率值相当时最合适，以利变频器在 高的效率值下运转。变频器的功率分级与电动机功率分级不 相同时，则变频器的功率要尽可能接近电动机的功率，略大 于电动机的功率。当电动机属频繁起动、制动工作或处于重 载起动且较频繁工作时，可选取大一级的变频器，以利用变 频器长期、安全地运行。
➢转子4个齿，齿距角90度（步距角30度＝齿距角/相数）
步进电机通电方式与步距角
➢通电方式
➢单相轮流通电(三相三拍)：U—V—W — U ➢双相轮流通电(三相双三拍)：UV—VW—
WU—UV
➢单双相轮流通电(三相六拍)： U—UV—V—
VW—W—WU—U
➢步距角（定子通电一次，转子转过角度）
➢三相三拍、三相双三拍：120/转子齿数（如
➢ 控制方式
✓ V/f 控制：压频比控制
✓开环、精度低
✓ 矢量控制：模拟直流电机解耦控制
✓速度闭环，一般采用编码器测速
✓ 直接转矩控制
✓高精度转矩控制
主要变频器厂家
➢ 国外
✓ 安川 Varispeed G5/G7 ✓ 西门子 SIMOVERT MASTERDRIVERS ✓ 富士 G11S、P11S ✓ ABB ACS-550 ✓ 三菱 FR E500 ✓ 东芝 ✓ 日立 ✓ 爱默生 TD3000
转磁场
➢转子（励磁绕组）：通入直流电，产生磁场 ➢定子磁场与转子磁场异性相吸，使得转子与定
子磁场同步旋转
➢调速方式
➢极对数 ➢三相交流电频率
步进电机控制
➢ 步进电机（脉冲电机，输入为脉冲电压，不是
交流/直流电源）
➢ 将电脉冲信号转换成直线或角位移的执行机构。 ➢ 对电机施加一个电脉冲，转轴转过一个角度（一
➢脉冲＋方向；A/B相脉冲
➢ 具有电子齿轮功能
IMS伺服控制器主回路连接
IMS伺服控制器控制回路连接
IMS伺服控制器编程
➢ 在PC上用编辑器编写IMS语言代码 ➢ 用专用的编译工具转换成IMS中间代码 ➢ 人工或通过RS232将中间代码传到控制器
交流同步电机
➢工作原理
➢定子（电枢绕组）：通入三相交流电，产生旋
➢ 国内
✓ 森兰 ✓ 华为
三菱FR E500变频器
➢ 动力线
✓ L1、L2、L3 ✓ U、V、W
➢ 输入
✓ 正反转控制
❖STF、STR
✓ 速度控制（频率控制）
❖RH、RM、RL ❖模拟输入
✓ 输出 ✓ 报警输出 ✓ 频率检测 ✓ 模拟量输出
➢ 通信
✓ RS485
西门子MM440变频器
变频器选型
计算机自动控制系统
➢ 自动控制系统组成与电机控制 ➢ 低压控制电器与选择 ➢ 控制电气图
自动控制系统组成
➢ 动力执行部件
➢ 电动机
➢运动电机：直流电机、交流异步电机、交流同步电机 ➢控制电机：步进电机、伺服电机
➢ 液压与气压
➢ 控制与保护回路
➢ 低压控制电器（空气开关、接触器、继电器、
熔断器等）
➢ 控制逻辑与计算机
行高性能的灵活控制
➢ 特点
➢ 采用位置控制方式，可以实现精确定位（1个脉冲） ➢ 具有零伺服锁定功能 ➢ 采用专用的QMCL语言进行编程控制，简单 ➢ 具有通信功能，可以由PC、PLC、单片机等上位机进行
控制和监测
➢ 丰富的输入输出口
➢16个数字输入、13个数字输出，2个模拟量输入、2个模拟量输出 ➢RS232、RS422/485通信接口（可由上位机控制15个控制器） ➢单/双PG输入（双轴联动同步），脉冲输出
➢ U相通电：转子齿1、3吸引到定子U极
➢V1/V2定子齿与转子齿2、4错开30度
➢ V相通电：转子顺时针转30度，与V相定子对齐
➢W1/W2定子齿与转子齿1、3错开30度
➢ W相通电：转子顺时针转30度，与W相定子对齐
➢U1/U2定子齿与转子2、4错开30度
➢ U/V/W轮流通电，磁场转一周，转子转一个齿距
转子齿数为40，则齿距角为3度）
➢三相六拍：60/转子齿数（如转子齿数为40，
则齿距角为1.5度）
步进电机控制系统
➢控制系统组成
➢控制器：产生指定频率的电脉冲信号 ➢环形分配器：将电脉冲信号按一定顺序加到电
机的各相绕组
➢功率放大器：使电机能够输出足够的功率 ➢步进电机：执行机构
➢控制内容
➢位置控制、速度控制、方向控制
➢ PLC、专用计算机（如DTC）、工控PC
电动机的选择与控制
➢ 电动机选择
➢ 满足机械运动的转矩和速度要求
➢根据负载计算转矩；由转矩和转速计算电机的功率；
校核电机发热。
➢ 没有运动位置要求时，一般选择交流异步或同
步电机（早期选择直流电机）；需要位置控制 时，选择步进或伺服电机
➢ 需要考虑电机在不同转速下的转矩特性，特别