一文讀懂電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器的各相順序錯(cuò)位

我們有必要先了解此討論的前提：編碼器初始安裝相位正確。伺服驅(qū)動(dòng)器將全然“採(cǎi)信”電機(jī)編碼器的初始安裝相位所表征的電機(jī)電角度相位，無(wú)需在伺服電機(jī) 的UVW動(dòng)力線接線連接后進(jìn)行額外的電角度初始相位的調(diào)整或辨識(shí)，這一點(diǎn)也是眼下絕大多數(shù)成套供應(yīng)的泛用伺服系統(tǒng)的實(shí)際處理方式。

電機(jī)的UVW三相動(dòng)力線與驅(qū)動(dòng)器的UVW三相接線端子之間可能的連接關(guān)系共同擁有六種，以驅(qū)動(dòng)器接線端的 UVW順序?yàn)檎_接入相序。則電機(jī)動(dòng)力線接入驅(qū)動(dòng)器端子后，包含一一相應(yīng)的“正常接入相序”電機(jī)UVW對(duì)驅(qū)動(dòng)器UVW在內(nèi)。依據(jù)排列組合。共同擁有6種可能的 接入順序，分別為電機(jī)的UVW，UWV，VWU，VUW，WUV，WVU動(dòng)力線對(duì)驅(qū)動(dòng)器的UVW端子，因此驅(qū)動(dòng)器的U、V、W端子有可能分別被接入了電機(jī) 的U或V或W相動(dòng)力線。因?yàn)殡姍C(jī)的動(dòng)力線上的反電勢(shì)相位代表了電機(jī)的實(shí)際電角度，而驅(qū)動(dòng)器的UVW端子的輸出電壓電流波形間的相位取決于電機(jī)編碼器相位所 表示的確定相序的電角度，因而。在電機(jī)動(dòng)力線的UVW相與驅(qū)動(dòng)器的UVW端子之間的相應(yīng)關(guān)系不同一時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電壓電流波形相位與電機(jī)反電勢(shì)相位之間的 偏差，有關(guān)偏差例如以下： 以電機(jī)動(dòng)力線相序UVW對(duì)驅(qū)動(dòng)器UVW接線端一一相應(yīng)“正常接入”的相序?yàn)閰⒖枷嘈?，依照三相交流電的一?相位關(guān)系，U率先V120度。V率先W120度。即U率先W240度，則有：

U－W－V相序。U正確，W、V互反。

電角度偏移量為180度。電角度增量為 -Δθ，興許電角度可表示為：180 - Δθ。 在α-β坐標(biāo)中起始電流矢量角從90度反向遞減，在d-q坐標(biāo)系中的電流矢量角由90方向2倍遞減。起始方 向偏離原正交方向（270度）180度正交于d軸，并逐步該偏離正交方向趨向d軸方向（0度）。

因?yàn)殡姍C(jī)電角度增量方向與驅(qū)動(dòng)矢量方向逆轉(zhuǎn)，因而Iq分量是cos（180-2Δθ）的函數(shù)。90方向的起始相位恰好反向。Iq分量反轉(zhuǎn)180度。在電流環(huán)下。電機(jī)瞬間反轉(zhuǎn)，隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，Iq分量迅速 出現(xiàn)零值，并終于鎖死于該點(diǎn)。

速度環(huán)執(zhí)行模式下。相同會(huì)瞬動(dòng)后鎖死。

V－W－U相序。電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器的各相順序錯(cuò)位。

電角度偏移量為+120度。電角度增量為 +Δθ，興許電角度可表示為：120 + Δθ。

在α-β坐標(biāo)中起始電流矢量角從30度正向遞增。在d-q坐標(biāo)系中電流矢量角始終指向30方向，偏離原正交 方向（270度方向）+120度。

因?yàn)殡姍C(jī)電角度增量方向與驅(qū)動(dòng)的一致。Iq分量為cos（120）＝-0.5，符號(hào)反轉(zhuǎn)，在電流環(huán)下，電機(jī) 反轉(zhuǎn)，力矩有所減小。速度環(huán)執(zhí)行模式下。速度正反饋飛車。

V－U－W相序，U，V相反，W不變，或者與V－W－U相序相比，V固定，U，W互反。

電角度偏移量為-60度。電角度增量為 -Δθ，興許電角度可表示為：-60 - Δθ。

在α-β坐標(biāo)中起始電流矢量角從210度反向遞減，在d-q坐標(biāo)系中電流矢量角由210方向2倍遞減，起始 方向偏離原正交方向（270度）-60度，并趨于指向直軸方向（180度）。

電機(jī)電角度增量方向與驅(qū)動(dòng)矢量方向逆轉(zhuǎn)。Iq分量是cos（-60-2Δθ）的函數(shù)，起始相位未反向，Iq分量符號(hào)為正，在電流環(huán)下，電機(jī)短時(shí)正轉(zhuǎn)，但隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，Iq分量迅速出現(xiàn)零值，并最 終鎖死于該點(diǎn)。速度環(huán)執(zhí)行模式下，相同會(huì)瞬動(dòng)后鎖死。

W－U－V相序，電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器的各相再度順序錯(cuò)位。

電角度偏移量為-120度，電角度增量為 +Δθ。興許電角度可表示為：-120 + Δθ。 在α-β坐標(biāo)中起始電流矢量角從150度正向遞增。在d-q坐標(biāo)系中的電流矢量角始終指向150方向。偏離 原正交方向（270度）-120度。

電機(jī)電角度增量方向與驅(qū)動(dòng)矢量一致，Iq分量為cos（-120）＝-0.5，符號(hào)反轉(zhuǎn)，在電流環(huán)下，電機(jī) 反轉(zhuǎn)，力矩有所減小。

速度環(huán)執(zhí)行模式下，速度正反饋飛車。

W－V－U相序，與W－V－U相序相比，W固定。U，V互反。

電角度偏移量為+60度，電角度增量為 -Δθ，興許電角度可表示為：60 - Δθ。

在α-β坐標(biāo)中起始電流矢量角從330度反向遞減，在d-q坐標(biāo)系中的電流矢量角由330方向2倍遞減，偏 離原正交方向（270度）+60度，并趨于越過(guò)正交方位指向直軸方向（180度）。

電機(jī)電角度增量方向與驅(qū)動(dòng)矢量方向逆轉(zhuǎn)，Iq分量是cos（60-2Δθ） 的函數(shù)，起始相位不反向，Iq分量符號(hào)為正，在電流環(huán)下。電機(jī)短時(shí)正轉(zhuǎn)，但隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，Iq分量迅速出現(xiàn)零值，并終于鎖死于該點(diǎn)。

速度環(huán)執(zhí)行模式下， 相同會(huì)瞬動(dòng)后鎖死。

【電流環(huán)下實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 2009年1月5日】 UVW正常接入相序。伺服系統(tǒng)工作正常。 UWV相序，電機(jī)瞬動(dòng)后鎖死。

VWU相序，電機(jī)反轉(zhuǎn)，力矩減少。 VUW相序，電機(jī)瞬動(dòng)后鎖死。 WUV相序。電機(jī)反轉(zhuǎn)，力矩減少。

WVU相序，電機(jī)瞬動(dòng)后鎖死。

【速度環(huán)下實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 2009年1月7日】 UVW正常接入相序，伺服速度閉環(huán)工作正常。

UWV相序，電機(jī)瞬動(dòng)后鎖死。

VWU 相序。速度正反饋飛車，速度失去控制。

VUW相序，電機(jī)瞬動(dòng)后鎖死。

WUV相序，速度正反饋飛車，速度失去控制。 WVU相 序，電機(jī)瞬動(dòng)后鎖死。

以上電流環(huán)和速度環(huán)下的實(shí)驗(yàn)是借助項(xiàng)目進(jìn)程專門設(shè)計(jì)完畢的。實(shí)驗(yàn)中。不管是不管是持續(xù)正反饋還是電機(jī)瞬動(dòng)或稍動(dòng)后鎖死，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流都明顯增大， 為保證實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的可觀察性，實(shí)驗(yàn)中特意解除了過(guò)速保護(hù)、正反饋保護(hù)等一系列保護(hù)措施。放寬了電流限制閾值。并採(cǎi)取了必要的減額措施。以免電流激增，超過(guò)最 大值?；蛘叱霈F(xiàn)過(guò)流或過(guò)載故障而導(dǎo)致不必要的故障停機(jī)。

實(shí)驗(yàn)中UWV、VUW和WVU等3種相序與正常相序UVW沒(méi)有直接的輪換關(guān)系，而是進(jìn)行了對(duì)應(yīng)的相位間兩兩互換，從而導(dǎo)致電機(jī)的實(shí)際執(zhí)行電角度與驅(qū) 動(dòng)矢量的電角度增長(zhǎng)方向互反，且呈加倍遞減狀態(tài)，永磁交流伺服電機(jī)不管是在電流環(huán)還是速度環(huán)模式下。都呈瞬動(dòng)后鎖死狀態(tài)。這一點(diǎn)與傳統(tǒng)的感應(yīng)電機(jī)拖動(dòng)或異 步變頻器通過(guò)三相接線順序的兩兩互換就能夠改變電機(jī)執(zhí)行方向的做法顯然是大相徑庭，因而在這個(gè)問(wèn)題，絕不能以感應(yīng)電機(jī)拖動(dòng)和變頻器的使用經(jīng)驗(yàn)來(lái)等同看待。

初步的實(shí)驗(yàn)表明：UWV、VUW和WVU等3種相序下的起始瞬動(dòng)方向取決于電機(jī)電角度的實(shí)際位置和指令方向，在指令方向不變的前提下，瞬動(dòng)方向更趨 向與就近轉(zhuǎn)向鎖死點(diǎn)；指令方向改變后。則會(huì)反向趨近就近的鎖死點(diǎn)。

關(guān)于這一點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)尚做得不夠仔細(xì)和全面，特此聲明！

不管是計(jì)入 持續(xù)正反饋還是電機(jī)稍動(dòng)后鎖死。電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流都會(huì)非?？爝_(dá)到最大，直至出現(xiàn)過(guò)流或過(guò)載故障。測(cè)的停機(jī)。

【后記】

拿變頻器或工頻驅(qū)動(dòng)的拖動(dòng)電機(jī)的相序與轉(zhuǎn)動(dòng)方向的概念來(lái)套伺服系統(tǒng)，顯然是有問(wèn)題的，只是國(guó)內(nèi)的伺服系統(tǒng)應(yīng)用面尚小，業(yè)內(nèi)的認(rèn)識(shí)水平也自然不夠高。 相同的相序關(guān)系放在伺服驅(qū)動(dòng)和拖動(dòng)電機(jī)上，效果必定不同，在此舉2個(gè)小樣例：

U－V－W相序和U－W－V相序相比，就是不動(dòng)一相，而改變其他兩相的接線順序：用在拖移動(dòng)電機(jī)，它將改變馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向，這是邏輯上的電中繼 經(jīng)典 - 改變的方法來(lái)；并在伺服系統(tǒng)中使用的，電機(jī)不反轉(zhuǎn)。但一時(shí)后鎖定。

U－V－W相序V－W－U，布線是連續(xù)的旋轉(zhuǎn)：用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)。改變氣隙的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向。因而電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)的效果是沒(méi)有區(qū)別的。并在伺服系統(tǒng)中使用的。單獨(dú)電機(jī) 五月杯墊