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大功率驱动器带小功率电机的4大危害

编辑：admin 来源：未知点击：发布日期： 2021-03-04 17:33

信息摘要：

大功率驱动器带小功率电机的4大危害 1、电流传感器的直流残余电压加在电流调节器输入端的电流反馈，来自电流传感器。电流传感器的输出比例于电动机电流，但与电动机的动力回路...

大功率驱动器带小功率电机的4大危害
1、电流传感器的直流残余电压
加在电流调节器输入端的电流反馈，来自电流传感器。电流传感器的输出比例于电动机电流，但与电动机的动力回路电位隔离。电流传感器通经常存在1％到2％的直流残余电压E0。电流传感器的最大输出电压对应于驱动器的峰值电流，因此直流残余电压在电流环中引起相当于1％到2％峰值直流残余电流I0。
2、直流残余电流对直流有刷电机运行影响
（1）对电流环的影响：对电流指令ICMD产生偏置，实际电流指令为ICMD-I0。当ICMD=0时，电机将产生转矩T0=Kt·(-I0)，使电机旋转。
（2）对速度环的影响：对速度环的运行没有影响，只是使速度调节器的输出偏置了I0。当VCMD=0时，速度调节器的输出为I0，电流调节器的输入为I0－I0＝0，电动机速度为0（电机不转）。
三相定子电流流入三相对称绕组，产生定子合成磁场。合成磁场和与该磁场垂直的转子磁场相互作用，产生使单相电机连续旋转的转矩。转子主磁场呈正弦分布，三相绕组在主磁场内对称分布。
其中，φPeak为转子正弦磁场的峰值。
相绕组的转矩常数为：
KTPhase=kt·φPhase
每相绕组的转矩常数：
KTA=kt·φA
＝kt·φPeak·Sin(θ)＝KTPhase·Sin(θ)
KTB=kt·φB
＝kt·φPeak·Sin(θ-120)=KTPhase·Sin(θ-120)
KTC=kt·φC
＝kt·φPeak·Sin(θ-240)=KTPhase·Sin(θ-240)
A相绕组产生的转矩：
TA=KTA·IA=KTPhase·[IPeak·Sin2(θ)-I0·Sinθ]
=KTPhase·[IPeak·1/2·(1-Cos(2θ))-I0·Sinθ]
=1/2·KTPhas·eIPeak-1/2·KTPhase·IPeak·Cos(2θ)-KTPhase·I0·Sinθ
B相绕组产生的转矩：
TB=KTB·IB=KTPhase·[IPeak·Sin2(θ-120)+2I0·Sin(θ-120)]
=KTPhase·[IPeak·1/2·(1-Cos(2θ-120))+2I0·Sin(θ-120)]
=1/2·KTPhase·IPeak-1/2·KTPhase·IPeak·Cos(2θ-120)+KTPhase·2I0·Sin(θ-120)
C相绕组产生的转矩：
TC=KTC·IC=KTPhase·[IPeak·Sin2(θ-240)-I0·Sin(θ-240)]
=KTPhase·[IPeak·1/2·(1-Cos(2θ-120))-I0·Sin(θ-240)]
TC=1/2·KTPhase·IPeak-1/2·KTPhase·IPeak·Cos(2θ-240)-KTPhase·I0·Sin(θ-240)
电动机产生的总的转矩：
等于三相绕组产生的转矩之和
Tm=TA+TB+TC
Tm=3/2·KTPhase·IPeak-1/2·KTPhase·IPeak·[Cos(2θ)+Cos(2θ-120)+Cos(2θ-240)]
+KTPhase·(2I0·Sin(θ-120)－I0·Sinθ－I0·Sin(θ-240))
Tm=3/2·KTPhase·IPeak＋3·KTPhase·I0·Sin(θ-120)
Tm=3/2·KTPhase·√2·IRMS＋3·KTPhase·I0·Sin(θ-120)
Tm=KTRMS·IRMS＋KTPhase·√2I0·Sin(θ-120)
可以看出：
考虑到电流传感器的直流残余电流I0，电动机产生的转矩除了使电机连续旋转的转矩KTRMS·IRMS外，还有由电流传感器的直流残余电流引起的转矩的正弦脉动：
KTPhase·√2I0·Sin(θ-120)
转矩脉动的频率与电机的转速及极对数成正比：
f=p·N/60
其中p为电机的极对数，N为电机的转速（rpm）。
电流指令为0时，电机将产生频率为f=p·N/60的正弦振动。
3、“大马拉小车”引起较大转矩、转速波动
相位控制的直流无刷电机的运行存在转矩波动，引起转矩波动的因素很多，其中一个因素是电流传感器的直流残余电压引起的转矩波动。
转矩波动的频率与电机的转速及极对数成正比。例如，一个6极电机的转速为600 rpm，则由电流传感器的直流残余电压引起的转矩波电流传感器通常有1％到2％的直流残余电压，相对于驱动器峰值电流的1％到2％。对20 A驱动器来说，峰值电流为40 A，电流传感器2％的直流残余电压相对于400 mA。如果用20 A驱动器驱动一个连续电流只有1 A的直流无刷电机，400 mA引起的转矩波动将是电动机连续转矩的40％，这是绝对不能允许的。
电流传感器的直流残余电压随着驱动器额定电流的增大而增大，因此选择大功率驱动器驱动小功率伺服电机（大马拉小车），将产生不必要的转矩波动，引起转速的波动。

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