交流伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器之制作

交流伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器之製作

指導(dǎo)老師：林志鴻博士

班級(jí)：四技電四甲學(xué)生姓名：葉信宏（9221118）林展如（9221116）日期:九十六年五月

一、摘要

本專題研究目的是製作交流伺服馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。首先以IsSpice軟體先行模擬交流伺服馬達(dá)完整之控制驅(qū)動(dòng)電路，以方便瞭解在各個(gè)電路上的輸出模擬結(jié)果，然後再以實(shí)際電路板製作出完整的控制驅(qū)動(dòng)電路，最後將實(shí)作部份的輸出結(jié)果是否與模擬的結(jié)果有互相匹配，以確認(rèn)接上交流同步馬達(dá)可以操作在一般之運(yùn)轉(zhuǎn)情形，並提供一般同步伺服馬達(dá)的長(zhǎng)範(fàn)圍速度控制之持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)能力。

二、研究目的:

由於永磁同步馬達(dá)因?yàn)檗D(zhuǎn)子為磁性材料，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較感應(yīng)馬達(dá)來(lái)的低，所以相同的負(fù)載下其響應(yīng)速度較快；又因?yàn)橛来磐今R達(dá)轉(zhuǎn)子不需要激磁電流，無(wú)轉(zhuǎn)子損失，所以永磁同步馬達(dá)具有高較高效率、沒(méi)有溫升問(wèn)題、具有強(qiáng)健性、價(jià)格低、高速持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)能力及控制較感應(yīng)馬達(dá)容易等優(yōu)點(diǎn)；同步伺服馬達(dá)已成為自動(dòng)化工業(yè)伺服驅(qū)動(dòng)的主流，所以我們選擇同步伺服馬達(dá)作為專題研究學(xué)習(xí)的主題。圖1永磁式交流伺服馬達(dá)控制方塊圖三、同步伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之硬體架構(gòu)與電路

圖2交流伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)架構(gòu)圖3驅(qū)動(dòng)電路實(shí)體圖四、正弦波脈寬調(diào)變PWM

正弦波PWM是目前工業(yè)界較常用的一種PWM技術(shù)。利用正弦控制波與三角波(carrierwave)互相比較，以兩波形相交的點(diǎn)決定電力開(kāi)關(guān)切換的時(shí)機(jī)。三角波的頻率稱載波頻率fs；正弦控制波的頻率f1是用來(lái)調(diào)變切換工作比(switchingdutyratio)，所以也稱為調(diào)變頻率。圖4PWM驅(qū)動(dòng)電路圖(含PI控制電路、三角波產(chǎn)生器及比較器)圖5正弦波調(diào)變方式圖6三相PWM所產(chǎn)生之不等寬脈波圖7A相PWM波形五、互鎖電路

如圖8互鎖電路的作用在於功率晶體切換的過(guò)程中，在觸發(fā)信號(hào)插入緩衝時(shí)間，以免在切換時(shí)發(fā)生短路的現(xiàn)象。閘極驅(qū)動(dòng)器依開(kāi)關(guān)觸發(fā)信號(hào)提供適當(dāng)電位驅(qū)動(dòng)功率晶體的閘極。圖8互鎖電路圖圖9互鎖電路之TA+及TA-波形六、過(guò)電流保護(hù)電路

除了IGBT的耐電流性能提昇之外，其過(guò)電保護(hù)電路更是關(guān)鍵，因我們無(wú)法擔(dān)保使用者不會(huì)有人為疏失、或因元件的老化所造成誤動(dòng)作，且過(guò)電流保護(hù)電路需能與IGBT的耐電流特性匹配，應(yīng)耐電流響應(yīng)需比IGBT的短路承受電流快，才能達(dá)到保護(hù)之目的。圖10過(guò)電流保護(hù)電路圖七、霍爾感測(cè)電路以霍爾效應(yīng)為基礎(chǔ)的感應(yīng)器，可提供一個(gè)與磁通量密度成正比的電壓。圖11霍爾感測(cè)器電路圖12隔離驅(qū)動(dòng)電路八、隔離驅(qū)動(dòng)電路圖13量測(cè)隔離電路產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)IGBT之輸出波形

圖14量測(cè)馬達(dá)端輸出之電壓波形