关于永磁同步电动机交流伺服系统研究

郝文莉

【摘 要】科学技术的发展，永磁同步电动机的相关技术也得到了快速的进步。本课题从伺服系统的定义及原理出发，分析与探讨了永磁同步电动机交流伺服系统技术现状，并为改进相关技术提出相应的解决对策。

【关键词】永磁同步；电动机；伺服系统

0 引言

科学技术是第一生产力，人类历史上也经历了几次工业革命，整个世界也发生了翻天覆地的变化。尤其是第二次世界大战之后，第三次工业革命的爆发，科学技术的发展更是进入了新的台阶。世界上的电子电力技术、通信技术的发展，也大大改变了人类的生产方式与生活方式。尤其是随着永磁材料的出现，电力电子技术的发展，特别是数字信号处理器技术的进步，让永磁同步电机的交流伺服系统得到了普及应用，如今在实际中的应用也非常普及。例如激光加工、机器人、数控机床、大规模集成电路制造以及办公自动化设备，甚至在雷达军工控制随动系统等，总的来说对于高科技的进步起到了非常关键的角色。据相关调查，如今随着现代功率电子技术、微电子技术以及计算机技术的快速发展，永磁同步电动机交流伺服系统与传统的伺服系统相比，具有更强的性能，能够让电动机的传统优势得到有效的发挥。

关于永磁同步电动机交流伺服系统的研究，国内学者也做了相关的探讨。彭瑞（2007年）在《永磁同步电机交流伺服系统的研究》中提到了永磁同步电动机转子励磁由永磁体产生，无励磁绕组和滑环、电刷，具备比较高的效率，同时也具有较高的功率密度以及较小的转动惯量等，包括有着较高的可靠性能高。在研究中，作者也重点探讨了DSP TMS320LF2407A和CPLD EPM3128ATC100-10构成的控制电路。应用汇编语言也逐步实现了控制系统的软件设计，同时在相关的在硬件平台上开展了相对应的测试，实验结果表明，该系统具有非常好的动态和静态性能。辛小南； 贺莉； 王宏洲在《永磁同步电动机交流伺服系统控制策略综述》中提到了这些年来，随着科学技术的发展，永磁同步电动机交流伺服系统的发展较快，文章近些年来永磁同步电动机交流伺服系统的控制策略以及研究方向做了简单的综述。在分析永磁交流伺服系统发展方向的基础上，对永磁同步电动机交流伺服系统的控制策略详细分类，分别介绍了经典控制策略、现代控制策略、智能控制策略和复合控制策略，并对永磁同步电动机交流伺服系统的发展前景做了展望和预测。

1 永磁同步电动机交流伺服系统的介绍

1.1 伺服系统定义及工作原理

“伺服”一词最终来源于古希腊，开始是表示奴隶的意思，如今伺服系统已经属于电动机方面的重要部分。伺服系统，主要体现了执行机构依据一定的控制信号的规定进行运作，在相关的控制信号达到之前，被控制的对象非运动状态，在接受的系统的相关信号之后，被控制的对象就应该按照相关的规定进行作业，在控制信号慢慢失去只会，被控制的对象又可以自动停下来。

伺服系统的主要原理是根据控制命令相关规定，加强对信号的转换，并进一步实现调控以及放大功率等功能，这样能够灵猴有效地控制驱动装置输出的力矩、速度以及位置等。

1.2 伺服系统的基本特征及要求

一般来说，伺服系统的以下的特点：首先是要具有精准的检测装备，这样才能构成速度与位置的闭环控制系统。其次伺服系统给的反馈方法主要有脉冲比较、相位比较以及幅值比较等三类。再次，伺服系统由于要经常启动或者制动，这样将会对电机的输出力矩以及转动惯量的比值要求比较高。最后在速度伺服系统方面，数控机床的主运动要求调速性能也是非常高的，总的来说机床会要求伺服系统为较高性能的宽调速系统等。伺服系统给的要求，首先要具备较高的稳定性，也就是在外在因素的干扰之下依然可以在短时间内容进行调节并恢复正常的状态，其次伺服系统要具备比较高的精度，以及要及时能够跟踪到相关的指令信号。

1.3 永磁同步电动机交流伺服系统介绍

目前，国内的交流永磁同步伺服系统，主要是由控制系统、变频器以及电动机等三者构成，与其他交流伺服系统对比，它的主要区别是在电动机方面。目前平时运用的永磁同步电动机主要有无刷直流电动机、三相永磁同步电动机等，它们各自有自身的优点与缺点，例如后者检测装置比较简便，成本消耗比较少，但是缺点就是脉动力矩相当大，这样会直接影响伺服系统的最终的工作性能。

2 永磁同步电动机交流伺服系统的未来前景

2.1 数字化程度更高

21世纪是信息技术高速发达的社会，如今各行各业都开始走信息化发展，信息技术也快速改变现代人类的生产方式与生活方式。永磁同步电动机的交流伺服系统，未来发展趋势就要数字化程度会逐步提升，如今国内一些高校也正在研究了单片机以及DS形成的全数字化交流伺服系统，例如华中科技大学以及沈阳工业大学都在这方面做出较前沿的研究。很多企业的科研机构，也不断改进伺服系统的性能，实现伺服系统工作的完全数字化，进一步提高精度以及可靠性，有助于提升实际的生产效率。

2.2 永磁同步电动机交流伺服系统的智能化

随着科学技术的发展，智能化是现代技术发展的重要体现。在德国，工业发展速度非常，已经走进了工业4.0时代，主要体现了工业开始走智能化道路。永磁同步电动机交流伺服系统的未来趋势，也是走智能化道路，国外也开始尝试用机器人去操作永磁同步电动机，并取得了不错的成绩。随着国外技术的引进，我国未来的伺服系统也逐步走智能化道路。

3 总结

总的来说，永磁同步电动交流伺服系统是现代技术高度发展的产物。本课题概括与总结了伺服系统的相关定义、工作原理以及性能特点，同时阐述了永磁同步电动交流伺服系统各类型的优点及缺点，在本课题中，提出了永磁同步电动机交流伺服系统未来主要走数字化道路，同时智能化水平也慢慢提升。

【參考文献】

[1]辛小南，贺莉，王宏洲.永磁同步电动机交流伺服系统控制策略综述[J].微特电机，2010，02：67-70.

[2]陈涛.永磁同步电动机交流伺服系统研究[D].北方工业大学，2009.

[3]李敏.交流永磁同步伺服电动机控制系统的研究[D].华南理工大学，2010.

[4]陆南，刘维亭.永磁同步电动机交流伺服系统动态性能研究[J].华东船舶工业学院学报（自然科学版），2005，04：50-55.

[5]陈志勇.基于DSP的永磁同步电动机伺服系统研究[D].华中科技大学，2006.

[责任编辑：朱丽娜]