電動(dòng)機(jī)的速度控制
王季秩（電子工業(yè)部第21研究所）
【摘 要】隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國防工業(yè)的發(fā)展，電動(dòng)機(jī)的調(diào)速技術(shù)已成為專門的研究課題。文中介紹電動(dòng)機(jī)調(diào)速的要求，并著重對(duì)直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的調(diào)速電路作了分析，指出調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字化是發(fā)展方向。
【敘 詞】直流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)／開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)速度控制調(diào)速系統(tǒng)電路
數(shù)字化
1概述
電動(dòng)機(jī)的速度控制（文中簡稱電機(jī)調(diào)速）是伴隨電機(jī)的誕生而出現(xiàn)，隨著工農(nóng)業(yè)和國防的發(fā)展，電機(jī)的速度控制技術(shù)已成為專門研究課題，并擺到十分重要地位。
從電機(jī)發(fā)展歷史來看，首先誕生的是直流電機(jī)，它可以較方便地利用調(diào)節(jié)電樞電壓或激磁電流，實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速。交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)，給調(diào)速增加困難，因沒有激磁電路，無法調(diào)節(jié)激磁，調(diào)節(jié)電樞電壓也難以調(diào)速。交流同步電動(dòng)機(jī)雖有激磁電路，但調(diào)激磁難實(shí)現(xiàn)調(diào)速。因此，交流電機(jī)的調(diào)速是電機(jī)界面臨的難題。電子學(xué)的興起與發(fā)展，現(xiàn)代控制理論的誕生及電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，促使電機(jī)、電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等學(xué)科相互結(jié)合，使電機(jī)調(diào)速技術(shù)進(jìn)入嶄新階段。尤其當(dāng)數(shù)字控制的產(chǎn)生、發(fā)展和應(yīng)用，電機(jī)的控制面貌就大大改觀了。因此，調(diào)速技術(shù)促使宇航、海洋、她面、家電等所有領(lǐng)域中控制技術(shù)的飛躍發(fā)展。
電動(dòng)機(jī)的速度控制是采用電氣或電子方式使電機(jī)的速度變化或保持電機(jī)速度為恒定的控制技術(shù)。速度控制的對(duì)象是電動(dòng)機(jī)，控制的內(nèi)容不僅僅是速度，還涉及驅(qū)動(dòng)對(duì)象的有關(guān)參數(shù)，如通過調(diào)速實(shí)現(xiàn)功率、力矩控制等。
2電機(jī)調(diào)速的要求
電機(jī)調(diào)速的要求涉及機(jī)、電、熱、光、聲等多方面的技術(shù)，不同的應(yīng)用場合、不同的時(shí)期，調(diào)速要求是不完全一致的。現(xiàn)在，就當(dāng)前應(yīng)用的系統(tǒng)與裝備的主要要求進(jìn)行討論。
2.1調(diào)速比
調(diào)速比是指電動(dòng)機(jī)的速度在滿足一定的精度下，電機(jī)的****和****運(yùn)行速度的比值。電機(jī)速度變化有連續(xù)均勻、間斷、多檔次等變化類型。近代，連續(xù)的調(diào)速比可達(dá)1：100000。
2.2速度精度
速度精度是電動(dòng)機(jī)在一定的輸入和負(fù)載的條件下，其速度隨負(fù)載或環(huán)境等而變的相對(duì)比值。速度精度通常是指靜態(tài)誤差，有些場合還有動(dòng)態(tài)誤差要求，它稱為瞬時(shí)速度精度。
2.3力矩波動(dòng)
在一定條件下，電機(jī)一轉(zhuǎn)內(nèi)輸出力矩的變化常用力矩變化的峰一峰值與平均值之比表示。電機(jī)在低速下將產(chǎn)生較大的力矩波動(dòng)。
2.4起停時(shí)間
起停時(shí)間是起動(dòng)電機(jī)或停止電機(jī)的時(shí)間，前者電機(jī)在負(fù)載下從起動(dòng)到穩(wěn)定速度所需時(shí)間。后者是指電機(jī)在負(fù)載下從運(yùn)行到停止不轉(zhuǎn)的時(shí)間。以計(jì)算出一些常數(shù)，如喀l勢(shì)常數(shù)、****加速度等與上述參數(shù)列在一起作為電機(jī)應(yīng)用的重要數(shù)據(jù)。
除了上述！要求外，系統(tǒng)的可靠性、安全工作區(qū)、噪聲振動(dòng)和抗彳二擾性能等要求均是非常重要的。
2.5力能參數(shù)
電機(jī)的力能參數(shù)有輸出力矩、轉(zhuǎn)速、輸入功率、功率因數(shù)、電流、電壓、溫升、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等，這些參數(shù)除額定值之外，還包括起動(dòng)、制動(dòng)和逆轉(zhuǎn)等條件下的允許值。由力能參數(shù)可以計(jì)算出一些常數(shù)，如電勢(shì)常數(shù)，****加速度等與上述參數(shù)列在一起，作為電機(jī)應(yīng)用的重要數(shù)據(jù)。
除了上述要求外，系統(tǒng)的可靠性、安全工作區(qū)、噪聲振動(dòng)和抗干擾性能等要求均是非常重要的。
3 電機(jī)調(diào)速的分類與組成
電機(jī)調(diào)速可按直流電機(jī)、交流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)分為4類，但從本質(zhì)上來看，可分為頻率和轉(zhuǎn)矩的控制技術(shù)。
從圖1可知，速度控制是由速度比較、檢測(cè)、校正、控制、電流檢測(cè)、比較、校正、控制以及功率驅(qū)動(dòng)等組成�，F(xiàn)就常用電機(jī)調(diào)速技術(shù)作分析。
3.1直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速
3.1.1橋式電路的調(diào)速
該法懸利用永磁式電機(jī)電樞組成橋式伺服電路來檢測(cè)和比較速度。根據(jù)電橋平衡原理：
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