DA200伺服驱动器何时需要开弱磁以及弱磁的原理

<p><span style="font-family: 微软雅黑, &quot;Microsoft YaHei&quot;;">&nbsp; &nbsp; 当伺服驱动器的输出电压达到饱和后，如果还需要继续提高伺服电机的转速，这个时候就需要打开弱磁控制。</span></p><p><span style="font-family: 微软雅黑, &quot;Microsoft YaHei&quot;;">例如，电机的反电动势是 219V/(1000r/min),额定转速是1500r/min，伺服驱动器接的380v的电源，驱动器的最大输出电压理论按照380V计算，电机能达到的最大转速为N(max)=1000*380/219≈1735，而此时需要2000r/min的转速时，就需要打开弱磁控制，牺牲电机的部分输出转矩来提高转速。</span></p><p><span style="font-family: 微软雅黑, &quot;Microsoft YaHei&quot;;">&nbsp; 弱磁的原理：</span></p><p><span style="font-family: 微软雅黑, &quot;Microsoft YaHei&quot;;">&nbsp; &nbsp; &nbsp;伺服驱动器电压达到最大值后会引起电流调节器的饱和， 为了获得较宽的调速范围，在基速以上高速运行时实现恒功率调速，需要对电动机进行弱磁控制。弱磁控制的思想源自他励直流电动机的调磁控制，当他励直流电动机端电压达到最大电压时，只能通过降低电动机的励磁电流， 改变励磁磁通，在保证电压平衡的条件下，使伺服电机能恒功率运行于更高的转速。也就是说，他励直流电动机可以通过降低励磁电流达到弱磁扩速的目的。对于伺服电机而言，励磁磁动势因永磁体产生而无法调节，只能通过调节定子电流，即增加定子直轴去磁电流分量来维持高速运行时电压的平衡，达到弱磁扩速的目的。</span></p><p><span style="font-family: 微软雅黑, &quot;Microsoft YaHei&quot;;">&nbsp; &nbsp; &nbsp;在弱磁控制过程中，往往因为控制的不同，会对伺服驱动器电压进行轨迹的控制，如图1-1所示，需要同时满足电流极限圆控制和电压极限椭圆控制。什么是电流极限圆呢，通过对电流进行3/2静止坐标系变换和2/2旋转坐标系变换后定子电流被分配到d轴和q轴上,所以is^2=id^2+iq^2 &lt;=Ilim^2,故电流矢量轨迹便是以原点为圆心的圆。而电压极限椭圆因PMSM在稳态时同时忽略定子电阻的情况下需满足电压方程：</span><img src="/upload/article/20230608/1686193879476499.jpg" title="1686193879476499.jpg" alt="67.jpg"/><img src="/upload/article/20230608/1686193943716864.jpg" title="1686193943716864.jpg" alt="8.jpg"/></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68); background-color: rgb(242, 249, 253); font-family: 微软雅黑, &quot;Microsoft YaHei&quot;;">同时电压又会受到伺服驱动器最大输出限制，Us^2=Ud^2+Uq^2&lt;=Ulim^2,将两者联立，化简为圆心在&nbsp;</span><img id="aimg_783186" src="/upload/image/20230608/1686193972584027.jpg" style="overflow-wrap: break-word; word-break: break-all; cursor: pointer;"/><span style="font-family: 微软雅黑, &quot;Microsoft YaHei&quot;;">&nbsp;<span style="color: rgb(68, 68, 68); font-family: Tahoma, &quot;Microsoft Yahei&quot;, Simsun; background-color: rgb(242, 249, 253);">半径为&nbsp;</span></span><img id="aimg_783188" src="/upload/image/20230608/1686193972123804.jpg" style="overflow-wrap: break-word; word-break: break-all; cursor: pointer;"/><span style="font-family: 微软雅黑, &quot;Microsoft YaHei&quot;;">&nbsp;<span style="color: rgb(68, 68, 68); font-family: Tahoma, &quot;Microsoft Yahei&quot;, Simsun; background-color: rgb(242, 249, 253);">的圆方程：</span></span></p><p><img src="/upload/image/20230608/1686194030313113.jpg"/></p><p><span style="background-color: rgb(242, 249, 253); color: rgb(68, 68, 68); font-family: 微软雅黑, &quot;Microsoft YaHei&quot;;"><span style="color: rgb(68, 68, 68); font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; background-color: rgb(255, 255, 255);">ω</span>为电机转速，随着转速增大，变径越小，椭圆越小。</span></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68); background-color: rgb(242, 249, 253); font-family: 微软雅黑, &quot;Microsoft YaHei&quot;;">&nbsp; &nbsp;当伺服电机反电动势达到伺服驱动器输出电压的极限时，即us＝ulim ，继续升高转速则只能靠调节id 和iq 来实现，这就是电动机的“弱磁”运行方式。增加直轴去磁电流分量id 和减小交轴电流分量 iq ，以维持电压平衡，从而得到弱磁效果。但是为确保相电流不超过极限值，应保证弱磁控制时增加id 的同时必须相应减小iq。</span></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68); background-color: rgb(242, 249, 253); font-family: 微软雅黑, &quot;Microsoft YaHei&quot;;"><img src="/upload/image/20230608/1686194303216448.jpg"/></span></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68); background-color: rgb(242, 249, 253); font-family: 微软雅黑, &quot;Microsoft YaHei&quot;;"><span style="color: rgb(68, 68, 68); font-family: Tahoma, &quot;Microsoft Yahei&quot;, Simsun; background-color: rgb(242, 249, 253);">&nbsp; &nbsp; &nbsp;</span><span style="color: rgb(68, 68, 68); background-color: rgb(242, 249, 253); font-family: 黑体, SimHei;">拿上面表贴式永磁机矢量图为例：在A1点转速在<span style="font-family: 微软雅黑, &quot;Microsoft YaHei&quot;; color: rgb(68, 68, 68); background-color: rgb(255, 255, 255);">ω</span>1（此时转速为转折速度）此时电流达到最大，转矩也相应达到最大，此时再增加电流会导致调节器饱和，对电机和电控都有损害，若想升速到<span style="font-family: 微软雅黑, &quot;Microsoft YaHei&quot;; color: rgb(68, 68, 68); background-color: rgb(255, 255, 255);">ω</span>2,此时两个轨迹相交于B点，从B点到C点时，此时电流增大，转矩也相应增大，功率也有所增大。若此时继续升速，则轨迹点会从C点下移到A2点，此时转矩下降，功率保持恒定。在这个过程中，由B-C-A2的过程中d轴负半轴一直在增大即d轴去磁电流增大从而使得电机可以在达到转折速度后继续升高转速但是却是以降低转矩作为代价从而达到弱磁扩速目的。<br/>&nbsp; &nbsp; 上述整个过程其实就是电机弱磁控制过程，在满足电压极限椭圆和电流极限圆的过程中，控制d轴和q轴电流分量使得电流调节器不至于失控，使得电机可以稳定的运行在高速弱磁状态下。</span></span></p><p><br/></p>