XX 学
控制电机报告
课 程 控制电机
题 目 交流伺服电机探究
院 系 电气信息工程学院电气系
专业班级 电气
学生姓名
学生学号
指导教师
2015年 X月 X日
目 录
引言 2
二交流伺服电动机结构特点 2
三伺服电动机工作原理 2
1交流伺服电机 2
2永磁交流伺服电机控制程 4
3永磁交流伺服电动机直流伺服电动机较 5
四交流伺服电机应 6
1交流伺服驱动系统 6
2 交流伺服控制策略 7
3 电机模型 8
五结束语 10
六参考文献 1
引言
作动控制装置中执行元件微特电机称执行电动机功电信号转换成转轴角位移角速度伺服：词源希腊语奴隶意思想伺服机构心应手驯服工具服控制信号求动作讯号前转子静止动讯号转子立转动讯号消失转子时行停转伺服性名
交流伺服电动机结构简单 炭刷 效率高 响应快 速 需常维护 非常引注目 许领域取代直流伺服电动机势
交流伺服电动机控制系统包括 控制交流伺服电动机转速输出转矩逆变器 控制逆变器变换器间接点处直流电压变换器控制器
转速低额定转速时 该直流电压控制恒定电压 转速超额定转速时 该直流电压控制成转速成例增加电压 便伺服电动机输出转矩保持恒定转矩
永磁交流伺服电动机定子三相绕组SPWM正弦脉宽调制电源供电称正弦波驱动刷电动机特点 伺服性采数字控制运行稳转矩波动载力强 普通直流伺服电动机电刷换器磨损问题维护简单寿命长工作 适应高速力矩驱动求 绕组安装定子散热 轴位置传感器光电编码器接触式旋转变压器等
二交流伺服电动机结构特点
作交流伺服电动机异步型步型两种 异步型交流伺服电动机定子放置线圈 转子鼠笼型 量作机床通工业机器驱动元件 步型交流伺服电动机定子放置线圈 转子永久磁钢 根磁极位置电机外部进行换 称刷直流电动机永久磁钢交流伺服电动机励磁方式供电方式分两类类电机永久磁铁励磁磁场正弦波 定子绕组感应出反电动势正弦波 逆变器提供正弦波电流 类电机永久磁铁励磁磁场方波 定子绕组感应出反电动势梯形波 逆变器提供方波电流
三伺服电动机工作原理
1交流伺服电机
（1）交流伺服电机工作原理交流伺服电机部转子永磁铁驱动器控制U V W 三相电形成电磁场转子磁场作转动时电机带编码器反馈信号驱动器驱动器根反馈值目标值进行较调整转子转动角度伺服电机精度决定编码器精度（线数）
交流伺服电机工作原理单相感应电动机质差异交流伺服电机必须具备性克服交流伺服电机谓转现象控制信号时应转动特已转动时果控制信号消失应立停止转动普通感应电动机转动起控制信号消失继续转动
电机原处静止状态时控制绕组加控制电压时励磁绕组通电产生脉动磁场脉动磁场成两圆形旋转磁场两圆形旋转磁场样转速相反方旋转建立正反转旋转磁场分切割笼型绕组（杯形壁）感应出相相位相反电动势电流（涡流）电流分磁场作产生力矩相等方相反合成力矩零伺服电机转子转起旦控制系统偏差信号控制绕组接受相应控制电压般情况电机部产生磁场椭圆形旋转磁场椭圆形旋转磁场成两圆形旋转磁场合成起两圆形旋转磁场幅值等（原椭圆旋转磁场转相正转磁场原转相反反转磁场）相速度相反方旋转切割转子绕组感应电势电流产生电磁力矩方相反等（正转者反转者）合成力矩零伺服电机着正转磁场方转动起着信号增强磁场接圆形时正转磁场力矩增反转磁场力矩减合成力矩变负载力矩变转子速度增加果改变控制电压相位移相1 8 0 °旋转磁场转相反产生合成力矩方相反伺服电机反转控制信号消失励磁绕组通入电流伺服电机产生磁场脉动磁场转子快停
交流伺服电机具控制信号消失立停止转动功转子电阻做特界转差率S k 1 电机运行程中果控制信号降零励磁电流然存气隙中产生脉动磁场脉动磁场视正旋转磁场反旋转磁场合成旦控制信号消失气隙磁场转化脉动磁场视正旋转磁场反旋转磁场合成电机合成特性曲线运行转子惯性运行点A 点移B 点时电动机产生转子原转动方相反制动力矩负载力矩制动力矩作转子迅速停止
必须指出普通两相三相异步电动机正常情况称状态工作称运行属障状态交流伺服电机程度称运行达控制目交流伺服电机运行普通异步电动机根区
（2）交流伺服电机时应注意
伺服电机驱动器接收电机编码器反馈信号指令脉进行较构成位置半闭环控制伺服电机会出现丢步现象指令脉响应
调节伺服电机种方式T w i nLine 软件电机PID 参数电机参数电子齿轮等进行调节
伺服电机进行机械安装时应特注意台伺服电机端部安装旋转编码器十分易碎精密光学器件击力肯定会损坏
（3）交流伺服电机控制
控制系统改变应选数字式伺服系统采原脉控制方式伺服电机定载力选择伺服电机时验步进电机输出扭矩1 3 参考确定伺服电机额定扭矩伺服电机额定转速步进电机转速高充分发挥伺服电机性增加减速装置伺服电机工作接额定转速样选择功率更电机降低成
脉方式控制伺服电机性高易发生飞车事模拟电压方式控制伺服电机时果出现接线接错中元件损坏等问题时控制电压升正值种情况危险果脉作控制信号会出现种问题二信号抗干扰性数字电路抗干扰性模拟电路难拟
然目前伺服驱动器运动控制器限制脉方式控制伺服电机性方面弱点伺服驱动器脉工作方式脱离位置工作方式二运动控制器驱动器足够高脉信号传递信息两根弱点脉控制伺服电机限制控制灵活性降二控制快速性速度高
伺服驱动器工作位置方式位置环伺服驱动器部样系统P I D 参数修改起方便户求较高控制性时实现起会困难控制角度种低级控制策略果控制程序利编码器反馈信号事实成种开环控制果利反馈控制整系统存两位置环控制器难设计实际中常常反馈控制定时读取反馈进行参考样开环系统果运动控制器伺服驱动器间信号通道产生干扰系统克服
2永磁交流伺服电机控制程
永磁交流伺服电动机利坐标变换进行矢量控制永磁交流伺服电动机控制变直流伺服电动机样方便控制程
(1) 定控制定信号分解成两互相垂直直流信号
(2) 直交变换变换成两相信号
(3) 2 3 变换三相交流控制信号控制逆变器
(4) 电流反馈反映负载情况直流信号中转矩分量iT负载变模拟直流电动机工作情况
(5) 速度反馈反映定实际转速差进行矫正
(6) 闭环控制信号轴带编码器反馈整程数字信号处理器(DSP) 进行全数字化处理
永磁交流伺服电动机种控制模式直接转矩控制具体方法 定子坐标系分析电动机数学模型似圆形旋转磁场条件电动机转矩直接进行控制坐标变换
3永磁交流伺服电动机直流伺服电动机较
2 0 世纪8 0 年代着集成电路电力电子技术交流变速驱动技术发展永磁交流伺服驱动技术突出发展国著名电气厂商相继推出交流伺服电动机伺服驱动器系列产品断完善更新交流伺服系统已成代高性伺服系统发展方原直流伺服面淘汰危机9 0 年代世界国已商品化交流伺服系统采全数字控制正弦波电动机伺服驱动交流伺服驱动装置传动领域发展日新月异
交流伺服正弦波控制转矩脉动直流伺服梯形波直流伺服较简单便宜
永磁交流伺服电动机直流伺服电动机较优点：
（1）电刷换器工作维护保养求低
（2）定子绕组散热较方便
（3）惯量易提高系统快速性
（4）适应高速力矩工作状态
（5）功率较体积重量
目前止高性电伺服系统采永磁步型交流伺服电动机控制驱动器采快速准确定位全数字位置伺服系统典型生产厂家德国西门子美国科尔摩根日松安川等公司交流伺服电机传动技术较低成获取极高位置控制精度世界许知名电机制造商松三洋西门子等公司纷纷推出交流伺服电机伺服驱动器日松公司ＭＩＮＡＳＡ系列较典型种
四交流伺服电机应
1交流伺服驱动系统
交流伺服驱动系统发展伺服电动机发展阶段密切相关直流电机发明现已百年历史直流电机然早发明时铁磁材料晶闸技术限制发展缓慢直 1960 年着控硅发明种电机材料改良直流电动机迅速发展七十年代成种伺服系统中重驱动设备直流电机快速发展前段时期步进电机应广泛受时苏联日等方面素影响磁阻式步进电机快速发展应数控机床设备中时期生产求低技术落伺服控制系统开环控制 20 世纪 80 年代现直流伺服电机功率情况身体积较换电刷问题存场合满足环境求着电动机生产技术永磁体制造材料现代控制理电机控制原理突飞猛进出现方波正弦波驱动种新型永磁步电动机逐渐开始代直流伺服电动机市场根控制系统高性求现部分交流伺服系统采闭环控制方式
现代交流伺服驱动系统已逐渐数字时代转变数字控制技术已孔入信号处理技术中数字滤波数字控制器种先进智控制技术应等功更加强控制器芯片种智处理模块应工业机器交流伺服驱动系统中实现更控制性分析年交流伺服控制系统发展特色总结市场客户性求概括出交流伺服控制系统种热门发展方：
（1）数字化 着微电子技术发展处理速度更迅速功更强微控制器断涌现控制器芯片价格越越低硬件电路设计更加简单系统硬件设计成快速降数字电路抗干扰力强参数变化系统影响稳定性采微处理器数字控制系统更容易位机通讯变更硬件系统结构前提时改变控制器功相硬件控制系统中种形式控制功系统功通设计软件程序实现根控制技术发展新控制算法通软件编程实时更新控制系统
（2）智化 适应更恶劣控制环境复杂控制务种先进智控制算法已开始应交流伺服驱动系统中特点根环境负载特性变化改变参数减少操作员工作量目前市场已出现较成熟专智控制芯片控制动静态特性优越交流伺服驱动控制系统中广技术员采
（3）通化 前伺服控制系统般配置种控制功参数利操作员改变系统硬件电路设计前提方便设置成恒压频控制矢量控制直接转矩控制等种工作模式应领域十分广泛外控制异步步等类型电动机适应种闭环开环控制系统交流伺服控制系统通化会伺服驱动系统发展道路中越走越远
2 交流伺服控制策略
十年助电机控制理智控制理断完善交流伺服控制理蓬勃发展起微电子技术进步种方便户开发微控制器数字信号处理器件量涌现市场种先进智控制算法控制系统中应提供现种新型伺服控制策略量涌现传统控制策略较高低趋势面种常伺服控制策略进行分析较：
（1）恒压频控制 工厂控制领域中广泛然恒压频控制方式方法通控制输出电压频率常数确保电动机磁通量定值控制电动机速度种控制方法低速运行时转矩力较弱必须定子电压压降进行补偿处理外控制方法直接控制电磁转矩性较低恒压频控制具实现简单运行稳定调速方便等优点动态性求较低场合应较广泛
（2）矢量控制 世纪矢量控制技术提出交流伺服驱动系统快速进步提供理支持矢量控制技术原理：转子旋转磁场作参考系电动机定子矢量电流两次坐标变换分解直轴电流交轴电流分量两电流分量相互正交时交直轴电流分量幅值相位进行控制获直流电机样优越甚直流电动机更动态控制性外矢量控制半世纪发展已十分成熟伺服驱动系统中应广泛矢量控制技术优点原理简单动态控制性良缺点控制实现程中进行种坐标变换计算量较外种控制方法会实时受电动机定子电阻电感转动惯量变化影响基实现完全解耦影响系统动态性控制效果变差解决方法加入种先进控制算法控制器进行智化改进提高伺服驱动系统动态性鲁棒性
（3）直接转矩控制 二十世纪八十年代中期德国专家提出直接控制高性交流电动机控制策略种控制策略需矢量控制样电动机定子矢量电流进行量复杂解耦变换通控制解耦获交轴电流分量间接控制电动机电磁转矩采定子磁场定控制方式交流电机电磁转矩进行直接控制方式受电动机定子绕组阻值影响电动机定子绕组阻值外参数变动稳定性解决矢量控制受电动机体参数影响缺点1995 年ABB 公司首先直接转矩控制技术应变频器中作种高端产品出现市场中矢量变频器提出挑战20 世纪末开始部分专家学者通深入研究直接转矩控制理引入交流步电动机中完成直接转矩控制技术交流步电动机伺服驱动领域重突破直接转矩控制优点转矩动态响应快缺点转速较低时转矩脉动较
（4）智控制 智控制理十年种新兴学科迅速发展交流永磁伺服控制技术进步注入新鲜血液智控制技术身理特点非线性控制领域中典控制理更具优势场合会实现典控制理更控制特性
3 电机模型
图 22 示出 PMSM 简单模型中A B C分 PMSM三相定子绕组整空间均分三份根永磁步电动机简单模型坐标变换关系图获电机理想数学模型想获精确理想电机数学模型难实现建立数学模型前首先电动机数学模型影响量进行相应忽略假设：
（1）忽略磁路铁芯磁饱现象
（2）忽略铁芯磁滞涡流损耗
（3）忽略转子阻尼绕组
（4）计温度影响
（5）假设气隙磁场呈理想正弦分布
图1 PMSM 结构简化模型
PMSM 三相定子绕组中通入三相交流电时根电磁感应定律基尔霍夫定律 PMSM 定子电压定子磁链转子耦合磁链方程分式示：
式中
——定子绕组相电压
——定子绕组相电流
——定子绕组总磁链
——绕组耦合磁链
——定子绕组电阻
——定子绕组电感
——转子磁链幅值
电磁转矩电动机外输出量重交流伺服驱动控制系统否快速稳定输出定电磁转矩评价电动机动态响应性重指标PMSM 电磁转矩方程表述式示：
磁链方程代入式中方程式示：
隐极式永磁步电动机中代入式中方程式示：
式出通定子电流控制控制 PMSM 转矩作电机轴电磁转矩电动机转速负载转矩电动机转动惯量间变化关系面电机运动方程式表示：
五结束语
（1）交流伺服电动机作数控机床新型执行元件国外已取进展 国提供性性高交流伺服电动机 满足数控系统发展需 前关键问题
（2）国外交流伺服电动机发展趋势应优先发展成较低步型转速控直流刷电动机
（3）交流伺服电动机性程度取决电子控制技术水应力求采数字控制计算机控制 克服交流伺服电动机足处
（4）着交流伺服系统应领域断扩交流伺服电动机会发展国 交流伺服电动机潜力发掘发展 尚需做量工作
六参考文献
［1］ 唐玉增 第七届欧洲国际机床展览会机床电器产品发展( ) 机床电器 1955 ( 3 )
［2］ 徐殿国王宗培币明巨驱动系统发展概况微电机 1990（3）
［3］ 周泽存．高电压技术［M］．3 版北京中国电力出版社2007．
［4］谭建成永磁交流伺服技术进展( 1)微电机1990( 3 )
［5］邵晓强永磁交流伺服电动机力矩分析微电机1991 ( 2 )
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XX 学
控制电机报告
课 程 控制电机
题 目 交流伺服电机探究
院 系 电气信息工程学院电气系
专业班级 电气
学生姓名
学生学号
指导教师
2015年 X月 X日
目 录
引言 2
二交流伺服电动机结构特点 2
三伺服电动机工作原理 2
1交流伺服电机 2
2永磁交流伺服电机控制程 4
3永磁交流伺服电动机直流伺服电动机较 5
四交流伺服电机应 6
1交流伺服驱动系统 6
2 交流伺服控制策略 7
3 电机模型 8
五结束语 10
六参考文献 1
引言
作动控制装置中执行元件微特电机称执行电动机功电信号转换成转轴角位移角速度伺服：词源希腊语奴隶意思想伺服机构心应手驯服工具服控制信号求动作讯号前转子静止动讯号转子立转动讯号消失转子时行停转伺服性名
交流伺服电动机结构简单 炭刷 效率高 响应快 速 需常维护 非常引注目 许领域取代直流伺服电动机势
交流伺服电动机控制系统包括 控制交流伺服电动机转速输出转矩逆变器 控制逆变器变换器间接点处直流电压变换器控制器
转速低额定转速时 该直流电压控制恒定电压 转速超额定转速时 该直流电压控制成转速成例增加电压 便伺服电动机输出转矩保持恒定转矩
永磁交流伺服电动机定子三相绕组SPWM正弦脉宽调制电源供电称正弦波驱动刷电动机特点 伺服性采数字控制运行稳转矩波动载力强 普通直流伺服电动机电刷换器磨损问题维护简单寿命长工作 适应高速力矩驱动求 绕组安装定子散热 轴位置传感器光电编码器接触式旋转变压器等
二交流伺服电动机结构特点
作交流伺服电动机异步型步型两种 异步型交流伺服电动机定子放置线圈 转子鼠笼型 量作机床通工业机器驱动元件 步型交流伺服电动机定子放置线圈 转子永久磁钢 根磁极位置电机外部进行换 称刷直流电动机永久磁钢交流伺服电动机励磁方式供电方式分两类类电机永久磁铁励磁磁场正弦波 定子绕组感应出反电动势正弦波 逆变器提供正弦波电流 类电机永久磁铁励磁磁场方波 定子绕组感应出反电动势梯形波 逆变器提供方波电流
三伺服电动机工作原理
1交流伺服电机
（1）交流伺服电机工作原理交流伺服电机部转子永磁铁驱动器控制U V W 三相电形成电磁场转子磁场作转动时电机带编码器反馈信号驱动器驱动器根反馈值目标值进行较调整转子转动角度伺服电机精度决定编码器精度（线数）
交流伺服电机工作原理单相感应电动机质差异交流伺服电机必须具备性克服交流伺服电机谓转现象控制信号时应转动特已转动时果控制信号消失应立停止转动普通感应电动机转动起控制信号消失继续转动
电机原处静止状态时控制绕组加控制电压时励磁绕组通电产生脉动磁场脉动磁场成两圆形旋转磁场两圆形旋转磁场样转速相反方旋转建立正反转旋转磁场分切割笼型绕组（杯形壁）感应出相相位相反电动势电流（涡流）电流分磁场作产生力矩相等方相反合成力矩零伺服电机转子转起旦控制系统偏差信号控制绕组接受相应控制电压般情况电机部产生磁场椭圆形旋转磁场椭圆形旋转磁场成两圆形旋转磁场合成起两圆形旋转磁场幅值等（原椭圆旋转磁场转相正转磁场原转相反反转磁场）相速度相反方旋转切割转子绕组感应电势电流产生电磁力矩方相反等（正转者反转者）合成力矩零伺服电机着正转磁场方转动起着信号增强磁场接圆形时正转磁场力矩增反转磁场力矩减合成力矩变负载力矩变转子速度增加果改变控制电压相位移相1 8 0 °旋转磁场转相反产生合成力矩方相反伺服电机反转控制信号消失励磁绕组通入电流伺服电机产生磁场脉动磁场转子快停
交流伺服电机具控制信号消失立停止转动功转子电阻做特界转差率S k 1 电机运行程中果控制信号降零励磁电流然存气隙中产生脉动磁场脉动磁场视正旋转磁场反旋转磁场合成旦控制信号消失气隙磁场转化脉动磁场视正旋转磁场反旋转磁场合成电机合成特性曲线运行转子惯性运行点A 点移B 点时电动机产生转子原转动方相反制动力矩负载力矩制动力矩作转子迅速停止
必须指出普通两相三相异步电动机正常情况称状态工作称运行属障状态交流伺服电机程度称运行达控制目交流伺服电机运行普通异步电动机根区
（2）交流伺服电机时应注意
伺服电机驱动器接收电机编码器反馈信号指令脉进行较构成位置半闭环控制伺服电机会出现丢步现象指令脉响应
调节伺服电机种方式T w i nLine 软件电机PID 参数电机参数电子齿轮等进行调节
伺服电机进行机械安装时应特注意台伺服电机端部安装旋转编码器十分易碎精密光学器件击力肯定会损坏
（3）交流伺服电机控制
控制系统改变应选数字式伺服系统采原脉控制方式伺服电机定载力选择伺服电机时验步进电机输出扭矩1 3 参考确定伺服电机额定扭矩伺服电机额定转速步进电机转速高充分发挥伺服电机性增加减速装置伺服电机工作接额定转速样选择功率更电机降低成
脉方式控制伺服电机性高易发生飞车事模拟电压方式控制伺服电机时果出现接线接错中元件损坏等问题时控制电压升正值种情况危险果脉作控制信号会出现种问题二信号抗干扰性数字电路抗干扰性模拟电路难拟
然目前伺服驱动器运动控制器限制脉方式控制伺服电机性方面弱点伺服驱动器脉工作方式脱离位置工作方式二运动控制器驱动器足够高脉信号传递信息两根弱点脉控制伺服电机限制控制灵活性降二控制快速性速度高
伺服驱动器工作位置方式位置环伺服驱动器部样系统P I D 参数修改起方便户求较高控制性时实现起会困难控制角度种低级控制策略果控制程序利编码器反馈信号事实成种开环控制果利反馈控制整系统存两位置环控制器难设计实际中常常反馈控制定时读取反馈进行参考样开环系统果运动控制器伺服驱动器间信号通道产生干扰系统克服
2永磁交流伺服电机控制程
永磁交流伺服电动机利坐标变换进行矢量控制永磁交流伺服电动机控制变直流伺服电动机样方便控制程
(1) 定控制定信号分解成两互相垂直直流信号
(2) 直交变换变换成两相信号
(3) 2 3 变换三相交流控制信号控制逆变器
(4) 电流反馈反映负载情况直流信号中转矩分量iT负载变模拟直流电动机工作情况
(5) 速度反馈反映定实际转速差进行矫正
(6) 闭环控制信号轴带编码器反馈整程数字信号处理器(DSP) 进行全数字化处理
永磁交流伺服电动机种控制模式直接转矩控制具体方法 定子坐标系分析电动机数学模型似圆形旋转磁场条件电动机转矩直接进行控制坐标变换
3永磁交流伺服电动机直流伺服电动机较
2 0 世纪8 0 年代着集成电路电力电子技术交流变速驱动技术发展永磁交流伺服驱动技术突出发展国著名电气厂商相继推出交流伺服电动机伺服驱动器系列产品断完善更新交流伺服系统已成代高性伺服系统发展方原直流伺服面淘汰危机9 0 年代世界国已商品化交流伺服系统采全数字控制正弦波电动机伺服驱动交流伺服驱动装置传动领域发展日新月异
交流伺服正弦波控制转矩脉动直流伺服梯形波直流伺服较简单便宜
永磁交流伺服电动机直流伺服电动机较优点：
（1）电刷换器工作维护保养求低
（2）定子绕组散热较方便
（3）惯量易提高系统快速性
（4）适应高速力矩工作状态
（5）功率较体积重量
目前止高性电伺服系统采永磁步型交流伺服电动机控制驱动器采快速准确定位全数字位置伺服系统典型生产厂家德国西门子美国科尔摩根日松安川等公司交流伺服电机传动技术较低成获取极高位置控制精度世界许知名电机制造商松三洋西门子等公司纷纷推出交流伺服电机伺服驱动器日松公司ＭＩＮＡＳＡ系列较典型种
四交流伺服电机应
1交流伺服驱动系统
交流伺服驱动系统发展伺服电动机发展阶段密切相关直流电机发明现已百年历史直流电机然早发明时铁磁材料晶闸技术限制发展缓慢直 1960 年着控硅发明种电机材料改良直流电动机迅速发展七十年代成种伺服系统中重驱动设备直流电机快速发展前段时期步进电机应广泛受时苏联日等方面素影响磁阻式步进电机快速发展应数控机床设备中时期生产求低技术落伺服控制系统开环控制 20 世纪 80 年代现直流伺服电机功率情况身体积较换电刷问题存场合满足环境求着电动机生产技术永磁体制造材料现代控制理电机控制原理突飞猛进出现方波正弦波驱动种新型永磁步电动机逐渐开始代直流伺服电动机市场根控制系统高性求现部分交流伺服系统采闭环控制方式
现代交流伺服驱动系统已逐渐数字时代转变数字控制技术已孔入信号处理技术中数字滤波数字控制器种先进智控制技术应等功更加强控制器芯片种智处理模块应工业机器交流伺服驱动系统中实现更控制性分析年交流伺服控制系统发展特色总结市场客户性求概括出交流伺服控制系统种热门发展方：
（1）数字化 着微电子技术发展处理速度更迅速功更强微控制器断涌现控制器芯片价格越越低硬件电路设计更加简单系统硬件设计成快速降数字电路抗干扰力强参数变化系统影响稳定性采微处理器数字控制系统更容易位机通讯变更硬件系统结构前提时改变控制器功相硬件控制系统中种形式控制功系统功通设计软件程序实现根控制技术发展新控制算法通软件编程实时更新控制系统
（2）智化 适应更恶劣控制环境复杂控制务种先进智控制算法已开始应交流伺服驱动系统中特点根环境负载特性变化改变参数减少操作员工作量目前市场已出现较成熟专智控制芯片控制动静态特性优越交流伺服驱动控制系统中广技术员采
（3）通化 前伺服控制系统般配置种控制功参数利操作员改变系统硬件电路设计前提方便设置成恒压频控制矢量控制直接转矩控制等种工作模式应领域十分广泛外控制异步步等类型电动机适应种闭环开环控制系统交流伺服控制系统通化会伺服驱动系统发展道路中越走越远
2 交流伺服控制策略
十年助电机控制理智控制理断完善交流伺服控制理蓬勃发展起微电子技术进步种方便户开发微控制器数字信号处理器件量涌现市场种先进智控制算法控制系统中应提供现种新型伺服控制策略量涌现传统控制策略较高低趋势面种常伺服控制策略进行分析较：
（1）恒压频控制 工厂控制领域中广泛然恒压频控制方式方法通控制输出电压频率常数确保电动机磁通量定值控制电动机速度种控制方法低速运行时转矩力较弱必须定子电压压降进行补偿处理外控制方法直接控制电磁转矩性较低恒压频控制具实现简单运行稳定调速方便等优点动态性求较低场合应较广泛
（2）矢量控制 世纪矢量控制技术提出交流伺服驱动系统快速进步提供理支持矢量控制技术原理：转子旋转磁场作参考系电动机定子矢量电流两次坐标变换分解直轴电流交轴电流分量两电流分量相互正交时交直轴电流分量幅值相位进行控制获直流电机样优越甚直流电动机更动态控制性外矢量控制半世纪发展已十分成熟伺服驱动系统中应广泛矢量控制技术优点原理简单动态控制性良缺点控制实现程中进行种坐标变换计算量较外种控制方法会实时受电动机定子电阻电感转动惯量变化影响基实现完全解耦影响系统动态性控制效果变差解决方法加入种先进控制算法控制器进行智化改进提高伺服驱动系统动态性鲁棒性
（3）直接转矩控制 二十世纪八十年代中期德国专家提出直接控制高性交流电动机控制策略种控制策略需矢量控制样电动机定子矢量电流进行量复杂解耦变换通控制解耦获交轴电流分量间接控制电动机电磁转矩采定子磁场定控制方式交流电机电磁转矩进行直接控制方式受电动机定子绕组阻值影响电动机定子绕组阻值外参数变动稳定性解决矢量控制受电动机体参数影响缺点1995 年ABB 公司首先直接转矩控制技术应变频器中作种高端产品出现市场中矢量变频器提出挑战20 世纪末开始部分专家学者通深入研究直接转矩控制理引入交流步电动机中完成直接转矩控制技术交流步电动机伺服驱动领域重突破直接转矩控制优点转矩动态响应快缺点转速较低时转矩脉动较
（4）智控制 智控制理十年种新兴学科迅速发展交流永磁伺服控制技术进步注入新鲜血液智控制技术身理特点非线性控制领域中典控制理更具优势场合会实现典控制理更控制特性
3 电机模型
图 22 示出 PMSM 简单模型中A B C分 PMSM三相定子绕组整空间均分三份根永磁步电动机简单模型坐标变换关系图获电机理想数学模型想获精确理想电机数学模型难实现建立数学模型前首先电动机数学模型影响量进行相应忽略假设：
（1）忽略磁路铁芯磁饱现象
（2）忽略铁芯磁滞涡流损耗
（3）忽略转子阻尼绕组
（4）计温度影响
（5）假设气隙磁场呈理想正弦分布
图1 PMSM 结构简化模型
PMSM 三相定子绕组中通入三相交流电时根电磁感应定律基尔霍夫定律 PMSM 定子电压定子磁链转子耦合磁链方程分式示：
式中
——定子绕组相电压
——定子绕组相电流
——定子绕组总磁链
——绕组耦合磁链
——定子绕组电阻
——定子绕组电感
——转子磁链幅值
电磁转矩电动机外输出量重交流伺服驱动控制系统否快速稳定输出定电磁转矩评价电动机动态响应性重指标PMSM 电磁转矩方程表述式示：
磁链方程代入式中方程式示：
隐极式永磁步电动机中代入式中方程式示：
式出通定子电流控制控制 PMSM 转矩作电机轴电磁转矩电动机转速负载转矩电动机转动惯量间变化关系面电机运动方程式表示：
五结束语
（1）交流伺服电动机作数控机床新型执行元件国外已取进展 国提供性性高交流伺服电动机 满足数控系统发展需 前关键问题
（2）国外交流伺服电动机发展趋势应优先发展成较低步型转速控直流刷电动机
（3）交流伺服电动机性程度取决电子控制技术水应力求采数字控制计算机控制 克服交流伺服电动机足处
（4）着交流伺服系统应领域断扩交流伺服电动机会发展国 交流伺服电动机潜力发掘发展 尚需做量工作
六参考文献
［1］ 唐玉增 第七届欧洲国际机床展览会机床电器产品发展( ) 机床电器 1955 ( 3 )
［2］ 徐殿国王宗培币明巨驱动系统发展概况微电机 1990（3）
［3］ 周泽存．高电压技术［M］．3 版北京中国电力出版社2007．
［4］谭建成永磁交流伺服技术进展( 1)微电机1990( 3 )
［5］邵晓强永磁交流伺服电动机力矩分析微电机1991 ( 2 )
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