3.3　兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)的控制方式

兩相交流異步伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁繞組接至電壓值恒定的勵(lì)磁電源，而控制繞組所加的控制電壓Uc是變化的，一般來說得到的是橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場，由此產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，若改變控制電壓的大小或改變它相對于勵(lì)磁電壓的相位差，就能改變旋轉(zhuǎn)磁場的橢圓度，從而改變電磁轉(zhuǎn)矩。

當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩一定時(shí)，通過改變控制繞組電壓的大小或相位，可以控制伺服電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止及運(yùn)行轉(zhuǎn)速。因此，兩相交流異步伺服電動(dòng)機(jī)的控制方法有以下幾種。

3.3.1　幅值控制

保持勵(lì)磁電壓的幅值和相位不變，通過調(diào)節(jié)控制電壓的大小來改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，而控制電壓與勵(lì)磁電壓之間始終保持90°電角度相位差。幅值控制的原理電路圖和電壓相量圖如圖3-5所示。當(dāng)控制電壓=0時(shí)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)；當(dāng)控制電壓反相時(shí)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。

如果令α=Uc/Uf=Uc/U1為信號系數(shù)，則Uc=αU1。當(dāng)α=0時(shí)，Uc=0，定子電流產(chǎn)生脈振磁場，電動(dòng)機(jī)不對稱度最大；當(dāng)α=1時(shí)，Uc=U1，產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場，電動(dòng)機(jī)處于對稱運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)0<α<1時(shí)，0<Uc<U1，產(chǎn)生橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的不對稱度隨α的增大而減小。

3.3.2　相位控制

采用相位控制時(shí)，控制繞組與勵(lì)磁繞組的電壓大小均保持額定值不變，通過調(diào)節(jié)控制電壓的相位，即改變控制電壓與勵(lì)磁電壓之間的相位角β，實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)的控制。相位控制時(shí)的原理電路圖和電壓相量圖如圖3-6所示。當(dāng)β=0°時(shí)，兩相繞組產(chǎn)生的氣隙合成磁場為脈振磁場，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。

3.3.3　幅值-相位控制

幅值-相位控制（又稱電容控制）是將勵(lì)磁繞組串聯(lián)電容Ca以后，接到交流電源上。而控制繞組電壓的相位始終與相同。幅值-相位控制（電容控制）的原理電路圖和電壓相量圖如圖3-7所示。通過調(diào)節(jié)控制電壓的幅值可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

采用幅值-相位控制時(shí)，勵(lì)磁繞組電壓=-。當(dāng)調(diào)節(jié)控制繞組電壓的幅值改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，由于轉(zhuǎn)子繞組的耦合作用，勵(lì)磁繞組中的電流也會(huì)發(fā)生變化，使勵(lì)磁繞組的電壓及串聯(lián)電容上的電壓也隨之改變，因此控制繞組電壓和勵(lì)磁繞組電壓的大小及它們之間的相位角β也都隨之改變。所以，這種控制方式成為幅值-相位控制，或稱為電容控制。若控制電壓=0，電動(dòng)機(jī)便停轉(zhuǎn)。這種控制方式利用勵(lì)磁繞組中的電容來分相，不需要復(fù)雜的移相裝置，所以設(shè)備簡單、成本較低，是實(shí)際應(yīng)用中最常見的一種控制方式。

以上三種控制方法的實(shí)質(zhì)都是利用改變不對稱兩相電壓中正序和負(fù)序分量的比例，來改變電動(dòng)機(jī)中正序和負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場的相對大小，從而改變它們產(chǎn)生的合成電磁轉(zhuǎn)矩，以達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的。