交流伺服驱动系统

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交流伺服驱动系统
直流伺服系统虽有优良的调速性能，但由于其在结构上采用了易磨损的电刷和换向器，一方面需要经常维护，另外由于换向火花，使电动机的最高转速受到了限制。此外，直流电动机结构复杂、制造困难、材料消耗大，因此制造成本较高。
交流伺服电动机亦称为无刷直流伺服电动机，它与直流电动机相比，由于无换向器，故克服了以上缺点，从而提高了机床的可靠性、快速性和整体性能。近年来，随着新型大功率电力电子器件的出现，新型变频技术，现代控制理论以及数字控制技术等技术的发展，交流伺服系统也取得了快速发展，在中小功率的伺服驱动系统上，有全面取代直流伺服驱动的趋势。
交流伺服电动机一般都是永磁式的三相同步电动机。根据不同的规格与要求，永磁材料可分别采用铁氧体、铝镍钻和稀土材料等，电动机一般采用全封闭结构。它具有以下特点：
1)采用特殊的转子结构，其气隙磁密通常按正弦分布，实现了最小的转矩波动。
2)定子通常采用无外壳的结构，改善了电动机的冷却效果、减小了体积和重量，提高了加/减速能力。
3)通过采用无刷和全封闭的结构形式，使得电动机不需维修，即使在恶劣的使用环境下仍有很长的寿命。
在控制上，现代交流伺服系统一般都采用磁场矢量控制方式，它使交流伺服驱动系统的性能完全达到了直流伺服驱动系统的性能，这样的交流伺服系统具有下述特点：
1)系统在极低速度时仍能平滑地运转，而且具有很快的响应速度。
2)在高速区仍然具有较好的转矩特性，即：电动机的输出特性“硬度”好。
3)可以将电动机的噪声和振动抑制到最低的限度。
4)具有很高的转矩/惯量比，可实现系统的快速起动和制动。
5)通过采用高精度的脉冲编码器作为反馈器件，采用数字控制技术，可大大提高系统的位置控制精度。
6)驱动单元一般都采用大规模的专用集成电路，系统的结构紧凑、体积小、可靠性高。正因为如此，在数控机床上，交流伺服系统全面取代直流伺服系统已经成为技术发展的必然趋势。