Page 197 - 电气自动化控制技术研究

第七章 现代电机控制技术研究

（三）工作原理

交流伺服电机与单相感应电机的工作原理基本相同。但是交流伺服电机必须解决的一
个问题是如果控制信号在交流伺服电机运行时突然消失，转动能够立即停止。而普通的感
应电动机运转过程中，如果控制信号消失，一般仍会继续转动。当交流伺服电机静止时，

如果不加控制电压则只有励磁绕组通电产生脉动磁场。由于两个励磁绕组产生的圆形旋转
磁场的大小和转速相同，但旋转方向相反，所以它们切割笼型绕组产生的感应电动势和电
流大小相同、方向相反，从而与各自的磁场作用产生的合成力矩为零，伺服电机转子就不

会转动起来。因为电机内部的磁场可以看作是两个圆形旋转磁场合成的椭圆形旋转磁场。
当控制绕组接受与控制信号对应的控制电压时，便使这两个圆形旋转磁场产生不等的幅值，
因此它们切割转子绕组产生的电磁力矩的合成力矩不为零，所以伺服电机就朝着力矩较大

的正转磁场的方向转动，随着信号的不断增强，正转磁场及其力矩就不断增大。随着合成
力矩的变大，转子的转速就不断增加。通过改变控制电压的相位，就可以改变旋转磁场的

转向，伺服电机将反转。控制信号消失的情况下只有励磁绕组通电，由于此时电机内属于
脉动磁场，转子就能够很快地停下来。

二、伺服电机控制技术的应用

（一）低频特性中的应用
在实际低速运转过程中，步进电机常会出现低频振动现象，可见电机控制系统自身负

载能力、驱动器性能好坏与低频振动有着密切关联。一般来说，电机空载起跳频率的一半
就是振动频率，若是步进电机由于工作原理而产生低频振动问题，就会对运行带来阻碍，

不能进行日常的工作；步进电机进入低速运转状态时，一般可以使用阻尼技术对低频振动
问题加以控制。例如可以将阻尼器或驱动器中的一种，设置在电机中，通过细分技术进行
控制。通过对比发现，交流伺服电机运转时稳定性更高，即使处于低速运转状态中，低频

振动问题也不会出现。在交流伺服电机中，由于系统自带共振功能，能够弥补机械刚性中
存在的不足问题，同时系统中还带有频率解析功能，可对机械共振点进行有效测量监视，

及时发现问题，避免发生共振现象。
（二）过载能力的运用
交流伺服电机，能够实现高速度过载能力与转矩过载能力，在速度与转矩两方面上具

备非常高的能力，但相比而言，步进电机却缺少过载的高性能，如在 SANYO 交流伺服电
机中，速度过载能力和转矩过载能力这两种性能同时具有，而步进电机是不具备这两种高
性能的，所以为了能够克服系统启动时所产生的惯性力矩，在实际过程中，会对电机型号

进行选择，一般都会选择一些大型号的电机。但是这也存在一些缺陷，在实际应用过程中，
对高电机力矩需求小，会出现力矩被浪费的现象。

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