力矩电机控制器工作原理-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
一、力矩电机控制器工作原理: 力矩电机控制器Y LJ-K-3-F系列是在原YKT-3，LTS系列力矩电机控制器的基础上改制的一种新型的电子调压（开、闭环）控制装置，主要特点是在线速度变化后，张力仍能保持在所允许的范围内，适用于卷绕产品时的张力基本保持不变，电机性能与卷绕性能协调匹配，因此能代替传统复杂的设备系统，可大大节省投资。是机电一体化力矩电机的理想配套装置。控制器采用可控硅对电机无级调速、电压调节平稳，起动性能好、体积小、重量轻、效率高、解决传统设备维护困难的缺点，延长使用寿命。本控制器有开环、闭环控制两种模式。开环控制有系统简单、调整方便等优点，闭环控制是指系统中由检测传感器，如张力传感器、速度传感器、电流传感器、位移传感器、温度传感器、流量传感器等，将所需控制的物理量转换成电压讯号反馈到控制器中，控制器通过调压方式对这些物理量实现闭环控制。控制器采用GB3797-89及Q/JBHZ2-99标准。 主要技术数据 1、额定电压：三相 380V±10%；频率： 50Hz或60Hz。 2、输出电压范围：电压从70V到365V。 3、输出最大电流：6、8A、12、22、32、50、80A。 4、输出电压三相偏差：±3%。 5、转矩调节比：10﹕1。 使用条件 1、环境温度：-5℃~+40℃，温度变化率应不大于5℃/h。 2、相对湿度：在40℃时，不超过50%；在20℃以下时，不超过90%，相对湿度的变化率不超过5%/h，且无凝露现象。 3、安装使用地点的海拔高度不超过1000m。 4、控制器在使用环境中，不得有过量的尘埃和足以使电气元器件金属腐蚀的气体。 5、控制器工作时，外部振动频率≦150Hz，振动加速度不得超过5m/s2。 6、交流输入电源 a、电压持续波动范围±10%；短暂波动不超过-10%~+15%； b、频率波动不超过±2%,频率的变化速度不超过±1%/S ;
电机转矩、功率、转速之间的关系及计算公式 电动机输出转矩： 使机械元件转动的力矩称为转动力矩，简称转矩。机械元件在转矩作用下都会产生 一定程度的扭转变形，故转矩有时又称为扭矩。 转矩与功率及转速的关系：转矩(T)=9550*功率(P)/转速(n)? 即:T=9550P/n 由此可推导出： 转矩=9550*功率/转速《＝＝＝》功率=转速*转矩/9550 方程式中： P—功率的单位（kW）； n—转速的单位（r/min)； T—转矩的单位（N.m）； 9550是计算系数。 电机扭矩计算公式 T=9550P/n 是如何计算的呢？ 分析： 功率=力*速度即 P=F*V---——--公式【1】 转矩(T)=扭力(F)*作用半径(R) 推出F=T/R------公式【2】 线速度(V)=2πR*每秒转速(n秒)=2πR*每分转速(n分)/60=πR*n分/30------公式【3】 将公式2、3代入公式1得： P=F*V=T/R*πR*n分/30 =π/30*T*n分 -----P=功率单位W， T=转矩单位N.m， n分=每分钟转速单位转/分钟 如果将P的单位换成KW，那么就是如下公式： P*1000=π/30*T*n 30000/π*P=T*n 30000/3.1415926*P=T*n 9549.297*P=T*n 这就是为什么会有功率和转矩*转速之间有个9550的系数关系。。。 转矩的类型 转矩可分为静态转矩和动态转矩。 ※静态转矩 静态转矩是值不随时间延长而变化或变化很小、很缓慢的转矩，包括静止转矩、恒定转矩、缓变转矩和微脉动转矩。? 静止转矩的值为常数，传动轴不旋转； 恒定转矩的值为常数，但传动轴以匀速旋转，如电机稳定工作时的转矩； 缓变转矩的值随时间延长而缓慢变化，但在短时间内可认为转矩值是不变的； 微脉动转矩的瞬时值有幅度不大的脉动变化。 ※动态转矩 动态转矩是值随时间延长而变化很大的转矩，包括振动转矩、过渡转矩和随机转矩三种。 振动转矩的值是周期性波动的； 过渡转矩是机械从一种工况转换到另一种工况时的转矩变化 过程；随机转矩是一种不确定的、变化无规律的转矩。
交流电机直接转矩控制基本原理和改进方案详解 1 前言 随着现代电力电子、微电子技术和控制理论的发展，交流调速性能日益完善，足以和直流调速媲美，广泛应用于工农业生产、交通、国防和日常生活。高性能的交流调速系统中主要有矢量控制和直接转矩控制两种。直接转矩控制是由德国的Depenbrock教授于1985年提出的。近年来，结合智能控制理论与直接转矩控制理论，提出诸多基于模糊控制和人工工神经网络的直接转矩控制系统，进一步提高其控制性能。目前它已成为各种交流调速方法中研究最多、应用前景最广的交流调速方法之一。 2 直接转矩控制基本原理 直接转矩控制原理是利用测得的电流和电压矢量辨识定子磁链和转矩，并与磁链和转矩给定值相比较，将其差值输入两个滞环比较器，然后根据滞环比较器的输出和磁链位置从开关表中选择合适的电压矢量，进而控制转矩。其原理框图如图1所示。 交流电机的转矩表达式如下： 式中：δ为定、转子磁链夹角，np为极对数。 转子磁链和定子磁链之间存在一个滞后惯性环节，当定子磁链改变时，认为转子磁链不变。因此，从式(1)知道，如果保持定子磁链的幅值恒定，通过选择电压矢量，使定子磁链走走停停，改变定子磁链的平均旋转速度，从而改变定、转子磁链夹角，就能够实现对转矩的控制。从这里看，直接转矩控制的关键在于如何保持定子磁链恒定和改变磁链夹角。直接转矩控制自提出以来，各国学者对其进行不断改进，完善性能。这些方案虽然方法不同、原理各异，但都是期望选取适当电压矢量来保证磁链的圆形轨迹，从而减小脉动。 3 直接转矩控制改进方案 3．1 改进磁链辨识方法 直接测量定子磁链很麻烦而且成本很高，通常采用一些容易得到的变量(如U、I)来进行估
一．扭矩模式 1.说明：此扭矩模式是用于外部控制器控制输入给伺服器的电 压来实现电机扭矩大小的输出。 2.接线：将控制器控制的能输出可变电压的引脚直接连接到 CN1的18引脚，将控制器的GND与伺服器CN1的19脚连接 3.参数设定： P2-15，P2-16，P2-17都设定为0，消除初始状态下AL013 的预警状态。 P1-01：03，将电机设定为转矩模式 P1-02：01，速度限制，电机在没有负载的情况下会转很快 P1-07：500，设置电机加减速的时间，减少通电与断电的时 对于轴与外设的冲击 P1-09=设定电机最高转速 P2-12：00，将TCM0设定为0 P2-13：00，将TCM1设定为0 P2-12与P2-13的作用是将扭矩的命令设定为外部电压来控 制。详情见数据手册144页设定速度，当不设定此项时，电 机只有力矩，没有转速 P1-41：200，表示输入5V模拟电压，达到100%额定转矩 P2-10：01，启动电机 当此时电机不转时，重启伺服器即可。（建议重启） 要关闭电机则将P2-10设定为00,并保存，然后将开关关闭
并重启即可完成电机的关闭。 二．位置模式 1.说明：当前位置模式是通过外部控制器输出的PWM来控制伺 服电机的位置以及速度，其中PWM频率控制电机速度，PWM 的个数与P1-44与P1-45的结合控制电机的具体位置。使用 的脉冲输入为开集极NPN设备输入，电源为内部24v电源。 2.接线： 上图中的白线是控制器的脉冲输出线，用于输出PWM，蓝色线是控制 板的GND的连接线，用于控制器与伺服器的共地作用。 上图是伺服器CN1的接线，其中褐色线是CN1的41引脚， 其中的PWM信号是控制器的PWM输出的引脚串接一个电阻通 过一个NPN三极管之后连接到CN1的引脚。其中控制器的 pwm输出引脚连接NPN三极管的基极，三极管的发射极连接 CN1 的14脚（COM-），集电极连接到41引脚。35引脚与17 引脚需要短接，CN1的COM-也就是14引脚必须要与控制器 的GND连接，否则电机将不会转动。在位置模式下将伺服电 机的GND（19脚）与控制器的GND单独连接，电机将不会转 动。其他的线的连接方式见数据手册67页C3-1 3.设定： P2-15，P2-16，P2-17都设定为0，消除初始状态下AL013 的预警状态。 P1-00：02，表示脉冲+方向控制方式
力矩电机控制器工作原理: 力矩电机控制器Y LJ-K-3-F系列是在原YKT-3，LTS系列力矩电机控制器的基础上改制的一种新型的电子调压（开、闭环）控制装置，主要特点是在线速度变化后，张力仍能保持在所允许的范围内，适用于卷绕产品时的张力基本保持不变，电机性能与卷绕性能协调匹配，因此能代替传统复杂的设备系统，可大大节省投资。是机电一体化力矩电机的理想配套装置。控制器采用可控硅对电机无级调速、电压调节平稳，起动性能好、体积小、重量轻、效率高、解决传统设备维护困难的缺点，延长使用寿命。本控制器有开环、闭环控制两种模式。开环控制有系统简单、调整方便等优点，闭环控制是指系统中由检测传感器，如张力传感器、速度传感器、电流传感器、位移传感器、温度传感器、流量传感器等，将所需控制的物理量转换成电压讯号反馈到控制器中，控制器通过调压方式对这些物理量实现闭环控制。控制器采用GB3797-89及Q/JBHZ2-99标准。 主要技术数据 1、额定电压：三相380V±10%；频率： 50Hz或60Hz。 2、输出电压范围：电压从70V到365V。 3、输出最大电流：6、8A、12、22、32、50、80A。 4、输出电压三相偏差：±3%。 5、转矩调节比：10﹕1。 使用条件 1、环境温度：-5℃~+40℃，温度变化率应不大于5℃/h。 2、相对湿度：在40℃时，不超过50%；在20℃以下时，不超过90%，相对湿度的变化率不超过5%/h，且无凝露现象。 3、安装使用地点的海拔高度不超过1000m。 4、控制器在使用环境中，不得有过量的尘埃和足以使电气元器件金属腐蚀的气体。 5、控制器工作时，外部振动频率≦150Hz，振动加速度不得超过5m/s2。 6、交流输入电源 a、电压持续波动范围±10%；短暂波动不超过-10%~+15%； b、频率波动不超过±2%,频率的变化速度不超过±1%/S ; c、三相电源的不平衡度不大于2%； d、波形畸变不超过5%。 工作原理与电路特性： 控制器主要电路采用三相全波Y联接，可任意选择所需要的负载形式，即为三角形或星形（星形负载中线不必联接）；与其他类型电路相比这样的电路优点是输出谐波分量低，使电机内部损耗小于任何一种其他类型的电路，则电路效率高，并对邻近通讯电路干扰小，是控制器各种形式主电路中最为理想的一种。 控制器采用进口的双向晶闸管，改变流过电机交流电流的导通角，从而使电机的工作电压从70V~365V连续可调，以适应不同的工作情况；控制电路中采用宽脉冲及光电耦合管来触发主晶闸管，采用自动跟踪控制方法，用三相网路相位同步控制，保证三相输出自动平衡，并通过输出反馈控制，能有效地防止电机在运行过程调压失控；其次对电机起动、关机均采取了控制措施。因此产品性能优良，具有抗干扰能力强，起动性能好，平稳，无电流冲击，运行稳定，可靠等优点。 本控制器除具有同类型控制器特点之外，还有以下独具的特点。 1. 控制器有二种工作模式选择：即调压工作模式、反馈控制模式。 调压工作模式：工作电压从70V~365V连续可调。 反馈控制模式：可进行恒张力反馈或速度反馈控制，视反馈信号性质的不同。
1从原理上理解3种控制方式 一般伺服都有三种控制方式：速度控制方式，转矩控制方式，位置控制方式。之所以有这三中控制方式，是因为伺服一般为三个环控制。所谓三环就是3个闭环负反馈PID调节系统。由伺服系统的三个控制回路来实现。 第1环是电流环，它是最内环。此环完全在伺服驱动器内部进行，通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流，负反馈给电流的设定进行PID调节，从而达到输出电流尽量接近等于设定电流，电流环就是控制电机转矩的，所以在转矩模式下驱动器的运算最小，动态响应最快。 第2环是速度环，它是次外环，通过检测的电机编码器的信号来进行负反馈PID调节，它的环内PID输出直接就是电流环的设定，所以速度环控制时就包含了速度环和电流环，换句话说任何模式都必须使用电流环，电流环是控制的根本，在速度和位置控制的同时系统实际也在进行电流（转矩）的控制以达到对速度和位置的相应控制。 第3环是位置环，它是最外环，可以在驱动器和电机编码器间构建也可以在外部控制器和电机编码器或最终负载间构建，要根据实际情况来定。由于位置控制环内部输出就是速度环的设定，位置控制模式下系统进行了所有3个环的运算，此时的系统运算量最大，动态响应速度也最慢。 2从使用上理解3种控制方式 1、转矩控制：转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定 电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为例如10V对应5Nm的话，当外部 模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正 转，外部负载等于2.5Nm时电机不转，大于2.5Nm时电机反转（通常在有重力 负载情况下产生）。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小， 也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。应用主要在对材质的受力有 严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要
YLJ系列力矩电机简介 YLJ、YDLJ系列力矩三相异步电动机是一种具有软机械特性和宽调速的范围的 特种电机。当负载增加时，电动机的转速能自动的随之降低，而输出力矩增加，保持与负载平衡。力矩电机的堵转转矩高，堵转电流小，能承受一定时间的堵转运行。由于转子电阴高，损耗大，所产生的热量也大，特别在低速运行和堵转时更为严重，因此，电机在后端盖上装有独立的轴流或离心式风机（输出力矩较小100机座号及以下除外），作强迫通风冷却，力矩电机配以可控硅控制装置，可进行调压调速，调速范围可达1：4，转速变化率≤10%。本系列电机的特性使其适用于卷绕，开卷、堵转和调速等场合及其他用途，被广泛应用于纺织、电线电缆、金属加工、造纸、橡胶、塑料以及印刷机械等工业领域。 应用范围 一、卷绕： 在电线电缆、纺织、金属加工、造纸等加工时，卷绕是一个十分重要的工序。产品卷绕时卷筒的直径逐渐增大，在整个过程中保持被卷产品的张力不变十分重要，因为张力过大会将线材的线径拉细甚至拉断，或造成产品的厚薄不均匀，而张力过小则可造成卷绕松驰。为使在卷绕过程中张力保持不变，必须在产品卷绕到卷盘上的盘径增大时驱动卷筒的电机的输出力矩也增大，同时为保持卷绕产品线速度不变，须使卷盘的转速随之降低，力矩电动机的机械特性恰好能满足这一要求。图一、为卷绕工序示意图、典型力矩电机转矩－转速特性与卷绕张力的匹配曲线。在力矩电机1/3～2/3N0转速范围内（卷径比1：2）二条曲线相交的阴影部份，卷绕特性最为理想，这时P＝F·V＝常数即T·n＝常数（P：功率、F：张力、V线速度、T：力矩、n：电机转速）。对于卷径比1：3、1：4或更大时，在一定程度上也能达到控制张力的要求，只是精度稍差，对卷径比大且张力控制精度要求较高的场合，可选用双速或三速力矩电机来达到。 通常每台设备生产的品种和规格较多，在材料和规格变化时，所要求的张力和转速也不同，这时可利用调压装置调节电机端电压，即可达到增减电机输出力矩的目的。图二、为不同电压力矩电机特性曲线族，此时输出力矩与电压的关系为 TαU2。 力矩电机卷绕时具有优点： 1.从空盘到满盘过程中张力保持稳定。 2.张力调节方便，一次调节后能正确重复。 3.结构可靠，维护方便，控制，操作简便， 成本低。 二、开卷（制动恒功率特性） 开卷亦称松卷、放卷、放线等，见图三。在工业生产中，有时需要把卷绕在滚筒上的产品输送到下一个工序。在输送过程中，要求施于产品一个与传动方向相反的张力，同时要求随着筒径的变化，而保持产品传动的线速度和反张力恒定，这就要求电机具有制动恒功率特性。利用力矩电机在制动状态的机械特性，见图四，把已成卷的产品松开后再加工，可防止产品在开卷过程中因时松时紧而影响质量。其原理同于卷绕时一样分析。 三、无级调速 力矩电机的机械特性很软，当负载增加时，电机的转速降低，输出力矩增加，而输出力矩是正比于电压的平方。如果负载固定，则电机的转速将随电压变化而变化，如图五所示。因此在负载恒定的装置上，只要通过调压装置改变电机的输入
伺服电机位置、速度、转矩控制的区别？ “位置”、”速度”、”转矩”是伺服系统由外到内的三个闭环控制方式。 位置控制方式有伺服完成所有的三个闭环的控制，计算机只需要发送脉冲串给伺服单元即可，计算机一侧不需要完成 PID控制算法；使用速度控制方式时，伺服完成速度和扭矩（电流）两个闭环的控制，计算机需要发送模拟量给伺服单元，计算机一侧需要完成PID 位置控制算法，然后通过D/A输出。 一般来讲，我们的需要位置控制的系统，既可以使用伺服的位置控制方式，也可以使用速度控制方式，只是上位机的处理不同。另外，有人认为位置控制方式容易受到干扰。 扭矩控制方式是伺服系统只进行扭矩的闭环控制，即电流控制，上位机的算法也简单，只需要发送给伺服单元一个目标扭矩值，是一个模拟量。多用在单一的扭矩控制场合，比如在印刷机系统中，一个电机用速度或位置控制方式，用来确定印刷位置，另一个电机用作扭矩控制方式，用来形成恒定的张力。这三种工作方式实际上由三个控制回路来实现的。 位置控制方式由位置环实现，即将输出位置与指令位置比较生成控制量，使输出位置与输入位置保持一致。 位置控制模式是上位机给到电机的设定位置和电机本身的编码器位置反馈信号，或者设备本身的直接位置测量、反馈进行比较形成位置环，以保证伺服电机运动到设定的位置。位置环的输出给到速度环作为速度环的设定。 速度方式时，由速度环实现，速度回路则将输出速度与指令速度比较，生成控制量，位置环断开。使输出速度与输入速度信号保持一致。 速度模式下就是电机速度设定和电机上所带编码器的速度反馈形成闭环控制。以伺服电机实际速度和和设定速度一致。速度环的控制输出就是转矩模式的下的电流环的力矩给定。 转矩方式时，由电流环实现，速度环与位置环均断开，它的用途是使输出的电流与输入的电流保持一致。 转矩控制模式，就是让伺服电机按给定的转矩进行旋转就是保持电机电流环的输出恒定。如果外部负载转矩大于或等于电机设定的输出转矩则电机的输出转矩会保持在设定转矩不变，电机会跟随负载来运动。如果外部负载转矩小于电机设定的输出转矩则电机会一直加速直到超出电机或驱动的最大允许转速后报警停在。 电流环为最内环，速度环为次外环，位置环为外环。所以说，转矩控制模式是利用了伺服电机控制最基层的电流控制环，速度控制环是建立在电流环之上的，位置控制环又是建立在速度环之上的还有底层的电流环。 早期的伺服驱动一般没有位置环。由定位模块和数控装置实现位置环。
1.3 直流力矩电动机 1.3.1 概述 在某些自动控制系统中，被控对象的运动速度相对来说是比较低的。例如某一种防空雷达天线的最高旋转速度为90°/s，这相当于转速15 r/min。一般直流伺服电动机的额定转速为1500 r/min或3000 r/min，甚至6000 r/min，这时就需要用齿轮减速后再去拖动天线旋转。但是齿轮之间的间隙对提高自动控制系统的性能指标很有害，它会引起系统在小范围内的振荡和降低系统的刚度。因此，我们希望有一种低转速、大转矩的电动机来直接带动被控对象。 直流力矩电动机就是为满足类似上述这种低转速、大转矩负载的需要而设计制造的电动机。它能够在长期堵转或低速运行时产生足够大的转矩，而且不需经过齿轮减速而直接带动负载。它具有反应速度快、转矩和转速波动小、能在很低转速下稳定运行、机械特性和调节特性线性度好等优点。特别适用于位置伺服系统和低速伺服系统中作执行元件，也适用于需要转矩调节、转矩反馈和一定张力的场合(例如在纸带的传动中)。 1.3.2 结构特点 直流力矩电动机的工作原理和普通的直流伺服电动机相同，只是在结构和外形尺寸的比例上有所不同。一般直流伺服电动机为了减少其转动惯量，大部分做成细长圆柱形。而直流力矩电动机为了能在相同的体积和电枢电压下产生比较大的转矩和低的转速，一般做成圆盘状，电枢长度和直径之比一般为0.2 左右；从结构合理性来考虑，一般做成永磁多极的。为了减少转矩和转速的波动，选取较多的槽数、换向片数和串联导体数。 总体结构型式有分装式和内装式两种，分装式结构包括定子、转子和刷架三大部件，机壳和转轴由用户根据安装方式自行选配；内装式则与一般电机相同，机壳和轴已由制造厂装配好。 图1 - 28 直流力矩电动机的结构示意图 1.3.3 为什么直流力矩电动机转矩大、转速低 如上所述，力矩电动机之所以做成圆盘状，是为了能在相同的体积和控制电压下产
三相异步电动机转速及力 矩计算 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
三相异步电动机转速及力矩计算 电动机扭矩计算 扭矩是力对物体作用的一种形式，它使物体产生转动，其作用大小等于作用力和力臂（作用力到转动中心的距离）的乘积。所以扭矩的单位是力的单位和距离的单位的乘积，即牛顿*米，简称牛米 计算公式是 T=9550 * P / n P是额定（输出）功率单位是千瓦（KW） n 是额定转速单位是转每分 (r/min) P和 n可从电机铭牌中直接查到。 三相异步电动机转速公式为： n=60f/p(1-s) N0=60F/P （同步电动机） 从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可太到改变转速的目的。从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种。 在生产机械中广泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速。改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机，改变定子电压、频率的变频调速有能无换向电动机调速等。 从调速时的能耗观点来看，有高效调速方法与低效调速方法两种：高效调速指时转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法（如串级调速等）。有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中；电磁离合器的调速方法，能量损耗在离合器线圈中；液力偶合器调速，能量损耗在液力偶合器的油中。一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很
台达ASD-B2伺服ECMA-C20401GS电机控制文档 一．扭矩模式 1.说明：此扭矩模式是用于外部控制器控制输入给伺服器的电 压来实现电机扭矩大小的输出。 2.接线：将控制器控制的能输出可变电压的引脚直接连接到 CN1的18引脚，将控制器的GND与伺服器CN1的19脚连 接 3.参数设定： P2-15，P2-16，P2-17都设定为0，消除初始状态下AL013 的预警状态。 P1-01：03，将电机设定为转矩模式 P1-02：01，速度限制，电机在没有负载的情况下会转很快 P1-07：500，设置电机加减速的时间，减少通电与断电的时 对于轴与外设的冲击 P1-09=设定电机最高转速 P2-12：00，将TCM0设定为0 P2-13：00，将TCM1设定为0 P2-12与P2-13的作用是将扭矩的命令设定为外部电压来控 制。详情见数据手册144页6.4.1 P2-14:14,设定速度，当不设定此项时，电机只有力矩，没有 转速 P1-41：200，表示输入5V模拟电压，达到100%额定转矩
P2-10：01，启动电机 当此时电机不转时，重启伺服器即可。（建议重启） 要关闭电机则将P2-10设定为00,并保存，然后将开关关闭 并重启即可完成电机的关闭。 二．位置模式 1.说明：当前位置模式是通过外部控制器输出的PWM来控制 伺服电机的位置以及速度，其中PWM频率控制电机速度， PWM的个数与P1-44与P1-45的结合控制电机的具体位置。 使用的脉冲输入为开集极NPN设备输入，电源为内部24v 电源。 2.接线：
上图中的白线是控制器的脉冲输出线，用于输出PWM，蓝色线是控制板的GND的连接线，用于控制器与伺服器的共地作用。 上图是伺服器CN1的接线，其中褐色线是CN1的41引脚， 其中的PWM信号是控制器的PWM输出的引脚串接一个 1.5K电阻通过一个NPN三极管之后连接到CN1的引脚。其
力矩电机控制系统 一、设计目的及任务 力矩电机分直流力矩电机和交流力矩电机，其工作原理和普通直流和交流电 机的工作原理是一样的。但是不同的是直流力矩电机的电枢绕组的电阻比普通直流电机的电枢绕组的电阻大，同样交流力矩电机转子的电阻比普通交流电机的转子电阻大。对于力矩电机我们注重它的技术参数主要是额定堵转电压，额定堵转电流和额定堵转电流下的堵转时间。 力矩电机的特点是具有软的机械特性，可以堵转。当负载转矩增大时能自动 降低转速，同时加大输出转矩。当负载转矩为一定值时改变电机端电压便可调速，但转速的调整率不好。因而在电机轴上加一测速装置，配上控制器，利用测速装置输出的电压和控制器给定的电压相比，来自动调节电机的端电压，使电机稳定。 设计任务就是要设计一个控制系统来控制力矩电机，使其产生满足要求的力矩。 1、能产生所要求的力矩，可用于一些地面模拟设备上，用来模拟设备运行时的干扰力矩； 2、可用于控制系统设计课程实验设备或是控制算法的验证。 二、设计要求 本系统为力矩电机的控制系统，设计要求如下： 1、可以产生三种固定的力矩波形； 2、可以根据要求任意设定力矩波形，这样可以大大增加系统的灵活性； 3、可以实现单片机和PC的相互传输； 4、控制精度高，响应快； 5、力求简单，实用。 三、设计方案 系统的装置由光电码盘，稀土永磁直流力矩电机和飞轮组成。 在控制器的设计上，为了做到简单、实用，选择了常用的PID控制；为了提高系统的控制精度，从软件上对系统进行误差补偿。 1、系统工作原理 通过控制向力矩电机施加的电流，向飞轮施加力矩，使飞轮加速后减速旋转，反作用力矩通过模拟器机械装置的底座同时施加到连接的转台上，达到向状态施加力矩的作用，全部过程再闭环控制下进行。系统总体框图如图1所示： 图1.系统总体框图 2、控制系统描述 电机转动的角度经光电码盘检测转化为脉冲输出，对脉冲信号进行计算就得 到角度转动的累计值，控制计算机将指令与光电码盘输出的角度信号相比较，得
本控制器为代替三相自耦变压器，而专门设计的一种先进的全电子化控制装置，能工作在电阻、电感性负载。广泛适用于五金机械塑料、电线、电缆、绳网、印刷、造纸、纺织、印染、化疑纤、橡绞、电影胶皮等各种机械、机电行业。 与三相自藕调压器相比较，本控制器由于采用了电子调节，无触点磨损，电压调节平衡，起动性能好，本控制器具有体积小、重量轻、效率高、发热小、节约能源(经测定平均节能17%以上)，使用寿命长、安装、维修方便。 二、工作条件： 1、环境温度：-25℃～+55℃。 2、空气相对湿度：≤85%(20℃±5℃)。 3、无显著冲击震动外。 4、工作电压：三相电压交流380V、220V(±10%)。 5、50～60HZ。 三、工作原理： 三相调压器调速控制器主回路采用进口双向可控硅，改变可控制硅的开放角大小，就能使电机或其它负载的工作电压从0至375V连续可调，也就实现了平衡地调压调速过程，以满足不同生产的工艺要求。 在可控硅控制电路中采用了三相同步集成模块，加入了电流正反馈，构成一个闭环控制系统。既提高了力矩电机的机械性硬度，又改善了力矩电机在低电压时的起动性能，同时还提高了力矩电机的过载能力，扩大了力矩电机的使用范围。为了使调速过程尽快进入稳定状态，在控制回路中还加入了电压反馈，以提高控制器的技术性能。 四、使用方法： 接线说明：请严格按以下接线示意图接线，D1、D2、D3三点为控制器的输出端，接力矩电机的电源线柱W1V1U1(Ⅱ型力矩电机必须为Y接法及星型接法，电机中性点W2V2U2必须严格接电源零线N，否则，本控制器无法正常工作或烧毁本装置。) 1、调速旋钮旋至零位。 2、接通总电源，打开控制器开关。(指示灯亮) 3、整好面板上反馈设定按键。(一般不需调节，出厂时已按常规设定好，可适用不同启动电压的力矩电机)。 4、调节调速电位器旋钮，使电机达到你所需的速度。
电机功率转换的原理 [ 来源：'d' | 类别：技术| 时间：2008-6-12 10:11:15 ] [字体：大中小] 引言： 电机调速实质的探讨，是关系到近代交流调速发展的重要理论问题。随着近代变频调速矢量控制及直接转矩控制等调速控制理论的提出和实践，很多有关文献和论著都把调速的转矩控制确认为调速的普遍规律，并提出调速的实质和关键在于电磁转矩控制。然而，这种观点尚缺乏理论和实践的证明，值得商榷。 本文根据电机功率转换的普遍原理，提出并证明恒转矩调速的实质在于电机的轴功率控制，转速调节是功率控制的响应，其关键为如何通过电功率控制轴功率。 一、功率控制与转矩控制 根据机电能量转换原理，凡电动机都可划分为主磁极和电枢两个功能部分。主磁极的作用是建立主磁场，电枢则是与磁场相互作用将电磁功率转换为轴功率。 直流电动机的主磁极和电枢不仅结构鲜明，而且功能独立，无疑符合以上定义。而交流（异步）电动机通常以定子、转子划分构成，需加说明。 根据所述电枢定义，异步机的轴功率产生于转子，因此，异步机真正的电枢是转子。问题在于定子，一方面定子励磁产生主磁场，故定子是主磁极。另一方面，定子又通过电磁感应为电枢（转子）输送电磁功率，却不产生轴功率，因此定子又具有电枢的部分特征，这里我们把它称为伪电枢。定子的这种复合功能，是异步机区别于直流机的主要特征。 从电枢输出角度观察，电动机的轴功率与电磁转矩机械转速的关系为： ＰM＝ＭΩ (１) 或Ω＝ＰM／Ｍ（２） 公式（２）除了给出了电机转速与轴功率和电磁转矩间的量值关系以外，同时表明，电机转速最终只能通过轴功率或电磁转矩两种控制获得调节，前者简称功率控制，后者简称转矩控制。 １. 功率控制 功率控制是以轴功率ＰM为调速主控量，作用对象必然是电枢或伪电枢。电磁转矩在调速稳态时，取决于负载转矩的大小。 即Ｍ＝Ｍfz (３) 当负载转矩一经为客观工况所确定之后，电磁转矩就唯一地被决定了，因此电磁转矩不仅与调速控制无关，而且不能随意改变其量值。 电磁转矩对转速的作用表现在调速的过渡过程，转矩的变化是转速响应滞后的结果，此时，功率控制造成电磁转矩响应。 设电机调速前的稳态转速为Ω1，轴功率为ＰM1，调速后的稳态转速为Ω2，相应的轴功率变为ＰM2。由于电磁转矩： Ｍ＝ＰM／Ω (４） 故调速时，电磁转矩变为： Ｍ＝ＰM2／Ω 由于受惯性的作用，在ｔ＝0的调速瞬时Ω＝Ω1，故 Ｍ＝ＰM2／Ω1 t=0
异步电动机直接转矩控制基本原理 从1985年德国鲁尔大学德彭布洛克（Depenbrock ）教授首次提出直接转矩控制理论以来，短短十几年时间，直接转矩控制理论以它简明的系统结构，优良的静、动态性能得到迅猛发展和应用。 1 异步电动机的数学模型 异步电机数学模型是一个高阶、强耦合、多变量、非线性系统。理想状态下（一般这样假设）电机三相（定、转子）均对称，定、转子表面光滑，无齿槽效应，电机气隙磁势在空间正弦分布，铁心涡流、饱和及磁滞损耗不计。在固定坐标系下（α，β，0），用异步电机转子的量来表示异步电机数学模型（则有r u α＝ r u β＝0）。基本方程如下： ???? ?????????????????? ?? ????? ? +--+++=????????????r r s s r r r m m r r r m m m s s m s s s s i i i i L R L L L L L R L L L L R L L R u u βαβαβαωωωω.. . .. . . . 000 000 （1） )()(r s r s m p s s s s p e i i i i L n i i n T βααβαββαψψ-=-= （2） p e p n F TL T dt n Jd ω ω--= （3） s R 、s L ：定子电阻和自感 r R 、r L ：转子电阻和自感 m L ：定子互感 ω：电机转子角速度，即机械角速度 s u α 、s u β：定子电压（α、β）分量 s i α 、s i β：定子电流（α、β）分量
r u α、r u β：转子电压（α、β）分量 r i α、r i β：转子电压（α、β）分量 J ，F 分别为机械转动惯量和机械磨擦系数 本文均采用空间矢量分析方法，图1是异步电机的空间矢量等效图，在正交定子坐标系（βα- 各个物理量定义如下： )(t u s —定子电压空间矢量 )(t i s —定子电流空间矢量 )(t i r —转子电流空间矢量 )(t s ψ—定子磁链空间矢量 ω —电角速度 依图1以下表达式表示异步电机在定子坐标系下的方程： s s s s i R U ψ&+= (4) 0 =r r i R -r ψ&+j ωr ψ (5) s ψ=L u i (6) r ψ =s ψ-r i L σ (7) 定子旋转磁场输出功率为（下式s ω表示定子旋转磁场的频率）： P=d s T ω= *}{2 3s s i RE ψ&=)(23 ββααψψs s s s i i &&+ (8) 并且有 s . ψ＝)(βαωs s s ji i L j + (9)
选购要点：伺服电机的三种控制方式 伺服电机速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的，位置控制是通过发脉冲来控制的。具体采用什么控制方式要根据客户的要求以及满足何种运动功能来选择。接下来，松文机电为大家带来伺服电机的三种控制方式。 如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。 如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模式不太方便，用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好的闭环控制功能，用速度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高，或者，基本没有实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。 就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。 对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。那么如果控制器本身的运算速度很慢（比如PLC，或低端运动控制器），就用位置方式控制。如果控制器运算速度比较快，可以用速度方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器的工作量，提高效率（比如大部分中高端运动控制器）；如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，这一般只是高端专用控制器才能这么干，而且，这时完全不需要使用伺服电机。 一般说驱动器控制的好不好，每个厂家的都说自己做的最好，但是现在有个比较直观的比较方式，叫响应带宽。当转矩控制或者速度控制时，通过脉冲发生器给他一个方波信号，使电机不断的正转、反转，不断的调高频率，示波器上显示的是个扫频信号，当包络线的顶点到达最高值的70.7%时，表示已经失步，此时的频率的高低，就能显示出谁的产品牛了，一般的电流环能作到1000Hz以上，而速度环只能作到几十赫兹。 换一种比较专业的说法： 1、转矩控制：转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为例如10V对应5Nm的话，当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm：如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转，外部负载等于2.5Nm时电机不转，大于2.5Nm时电机反转（通常在有重力负载情况下产生）。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。 应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。 2、位置控制：位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。
一、摘要 本文介绍了欧瑞传动有速度传感器矢量变频器替代力矩电机在塑料机械和印刷机械收卷设备上的应用方案，由于它具有宽阔的转速/转矩设定范围、运行特性更加平滑，已经越来越多地被用于塑料包装和印刷企业。 (1) 力矩电机概述 力矩电机是一种具有软机械特性和宽调速范围的特种电机。力矩电机包括：直流力矩电机、交流力矩电机、和无刷直流力矩电机。 (2) 力矩电机的构造原理 当负载增加时，电动机的转速能自动的随之降低，而输出力矩增加，保持与负载平衡。力矩电机的堵转转矩高，堵转电流小，能承受一定时间的堵转运行。由于转子电阴高，损耗大，所产生的热量也大，特别在低速运行和堵转时更为严重，因此，电机在后端盖上装有独立的轴流或离心式风机（输出力矩较小100机座号及以下除外），作强迫通风冷却，力矩电机配以可控硅控制装置，可进行调压调速，调速范围可达1：4，转速变化率≤10%。本系列电机的特性使其适用于卷绕，开卷、堵转和调速等场合及其他用途，被广泛应用于纺织、电线电缆、金属加工、造纸、橡胶、塑料以及印刷机械等工业领域。 (3) 力矩电机主要特点 力矩电机的特点是具有软的机械特性,可以堵转.当负载转矩增大时能自动降低转速,同时加大输出转矩.当负载转矩为一定值时改变电机端电压便可调速.但转速的调整率不好!因而在电机轴上加一测速装置,配上控制器.利用测速装置输出的电压和控制器给定的电压相比,来自动调节电机的端电压.使电机稳定! 具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、特性线性度好、力矩波动小等特点，可直接驱动负载省去减速传动齿轮，从而提高了系统的运行精度。为取得不同性能指标，该电机有小气隙、中气隙、大气隙三种不同结构形式，小气隙结构，可以满足一般使用精度要求，优点是成本较低；大气隙结构，由于气隙增大，消除了齿槽效应，减小了力矩波动，基本消除了磁阻的非线性变化，电机线性度更好，电磁气隙加大，电枢电感小，电气时间常数小，但是制造成本偏高；中气隙结构，其性能指标略低于大气隙结构电机，但远高于小气隙结构电机，而体积小于大气隙结构电机，制造成本低于大气隙结构电机。 (4) 力矩电机应用 在机械制造、纺织、造纸、橡胶、塑料、金属线材和电线电缆等工业中，需要将产品卷绕在卷筒（盘）上。卷绕的直径从开始至末了是越卷越大，为保持被卷物张力均匀（即线速度不变），就要求卷筒转速越卷越小，卷绕力越卷越大。应用特性卷绕、开卷（制动恒功率特性）、无级调速等。 1、卷绕 在电线电缆、纺织、金属加工、造纸等加工时，卷绕是一个十分重要的工序。产品卷绕时卷筒的直径逐渐增大，在整个过程中保持被卷产品的张力不变十分重要，因为张力过大会将线材的线径拉细甚至拉断，或造成产品的厚薄不均匀，而张力过小则可造成卷绕松弛。为使在卷绕过程中张力保持不变，必须在产品卷绕到卷盘上的盘径增大时驱动卷筒的电机的输出力矩也增大，同时为保持卷绕产品线速度不变，须使卷盘的转速随之降低，力矩电动机的机械特性恰好能满足这一要求。 2、开卷（制动恒功率特性） 开卷亦称松卷、放卷、放线等。在工业生产中，有时需要把卷绕在滚筒上的产品输送到下一个工序。在输送过程中，要求施于产品一个与传动方向相反的张力，同时要求随着筒径
直流电动机转速控制 王文玺 （北京交通大学机械与电子控制工程学院，北京） 摘要：通过对直流电动机控制系统的建模，再利用Matlab对建模后的系统进行分析，来加深对自动控制系统的理解。找到系统的输入、输出，理清经历各环节前后的信号变化，找出系统传递函数。 关键词：直流电动机、Matlab、建模、传递函数 1、直流电动机动态数学模型建立 1.1直流电机数字PID闭环速度控制，系统实现无静差控制。 这是一个完整的带PID算法的直流电动机控制系统。目标值为给定的期望值，期望值与被测输出结果形成的反馈做比较，得到误差信号。误差信号经过PID控制环节得到控制信号。继而经历驱动环节得到操作量，驱动量作用与对象即电动机然后得到输出信号即转速。转速通过传感器得到反馈信号。 1.2PID控制环节 1.3被控对象（直流电动机）的统一数学模型 信号类型一次为，输入信号为电压，然后电流、电流、转矩、转速，反馈信号为电压。
各环节的比例函数为： 1.3.1额定励磁条件下，直流电机的电压平衡关系： （Ud为外加电压，E 为感应电势，R a为电枢电阻 ，La为电枢电感，i a为电枢电流。） 拉氏变换后： （ra—L ／R ，为电枢时间常数） 1.3.2直流电机的转矩平衡关系及拉氏变换： （Te 为电磁转矩，Tl 为负载转矩，B为 阻尼系数，J 为转动惯量，w为电机机 械转速，rm=J／B，为机械时间常数） 1.3.3电动机传递函数 可见直流电动机本身就是一个闭环系统，假设电机工作在空载状态，且机械时间常数远大于电枢时间常数，则电机传递函数可近似为： 1.4具体实例 电枢控制直流电动机拖动惯性负载的原理图，涉及的参数有：电压U为输入，转速为输出，R、L为电枢回路电阻、电感，K 是电动机转矩系数，K 是反电动势系数，K 是电动机和负载折合到电动机轴上的黏性摩擦系数，．厂是电动机和负载折合到电动机轴上的转动惯量。已知：R一2．0 Q，L：==0．5 H ，K = Kb一0．015，Kf一0．2 Nms，J— o．02kg．m 。 ( 取电压U为输入，转速叫为输出，由已知条件和原理图，根据直流电机的运动方程可以求出电动机系统的数学模型为：
小型直流电机输出扭矩的控制 摘要：本文介绍了小型直流电动机输出力矩的方法。 关键词：直流电动机力矩输出 一、概述 我们知道直流电动机电枢中的电流与其轴上的机械负载成正比，即负载加大，电动机电枢中的电流随之加大，当电枢中的电流增大到一定值时，若不加以限制，电枢就有被烧毁的危险。 下图是笔者设计的针对小型直流电动机（20W左右）的一种输出扭矩控制（过载保护）电路。电路有如下功能： 1、电机的最大输出扭矩可调。 2、当电机的最大输出扭矩超过设定值时，自动停机，并有红色发光二极管闪烁报警。 二、工作原理
AC220V电经过开关电源得到稳定的24V直流电压，给整个电路提供电源。 当按下启动按钮SB2时，继电器KM1吸合，按钮SB2自带的指示灯点亮指示装置开始工作。KM1一个常 开触点闭合，电机开始运转。同时U5得电，时基电路U4开始工作，继电器KA3延时（时间由EC3、R12决定，计算公式为T=1.1×EC3×R12）1秒吸合（以闭开电机启动时的大电流），比较器2、3脚的电压开始进行比较。设电机功率为20W，输出额定扭矩时的电流为0.8A。这样可调整电位器R6使比较器2脚的电位为0.8V，在电机小于额定力矩运转时，比较器3脚电位低于2脚电位，1脚输出为低电位，不影响电机继续运转。当电机因某种原因被卡住，其电枢电流大于0.8A时，在电阻R2上产生的分压即比较器3脚的电位大于0.8V时，比较器1脚输出高电位，三极管T饱和导通，继电器KA1、KA2吸合，电机停止运转。同时蜂鸣器得电发出鸣叫，时基电路U3开始工作，D3红色发光二极管闪烁报警。由于R3、R4的存在，这种状态将维持，直到按下复位按钮SB1时为止。 三、元件选择 开关电源可选所罗门（SOLOMON）S-100-24 其输出为24VDC 4.5A。LD1为绿色发光二极管用于电源指示。0~3A三位半数显电流表用于观察电机的工作状态。比较器U2为DIP8脚封装的LM393。时基电路U3、U4，也为DIP8脚封装。KA1、KA2、KA3可选5脚微型继电器SRU-S-124L，其中KA1、KA2线圈电压为24V，KA3线圈