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微特电机论文:超声波电动机的驱动控制
 
 

一、调速控制方法
  根据超声波电动机的工作原理,可以采用以下三种调速控制方法:
  (1)变频控制。变频调速超声波电动机最为合适,因为电动机工作在谐振点附近,通过调节谐振点附近的频率可以快速控制电机的转矩和转速,并且易于实现低速起动。由于工作时谐振频率可能有漂移,因此要求有自动跟踪频率变化的反馈回路。
    (2)变压控制。改变激振电压的幅值可以直接改变行波的振幅,从而达到调速的目的,并且调节特性线性度较好。但在实际应用中一般不采用变压调速方案,因为这种方案低速时转矩小,不易起动。如果电压过低.压电体有可能不起振,而电压过高又有可能击穿压电体。
    (3)相位差控制。改变两相激振电压的相位差可以改变定子弹性体表面质点的椭圆运动轨迹,从而改变电动机的转速。这种方案的优点是可以方便地控制电动机的转向,但缺点是低速起动困难,并且实现电路较为复杂。
    总之,超声波电动机的调速控制可通过变压、变频来实现.另外.改变定子两相相位差也可对转速进行控制。变频控制可以充分利用超声波电动机的低速大转矩、动态响应快等优点,且有较高效率,因而成为****。变压调速线性度较好,但低速特性较差;相位差控制可平滑调速和改变转向,适用于需要柔顺驱动的系统。
  二、驱动控制电路
  超声波电动机利用摩擦传动,定、转子间的滑动情况不能完全确定。另外,压电体的谐振频率也会随环境温度的变化而发生漂移。这些因素都会影响超声波电动机的转速。因此,要实现对超声波电动机转速的精确控制,必须采用闭环控制系统。
    环形行波型超声波电动机的驱动控制电路如图9—9所示,其中逆变与升压电路的外部输入为低压直流电,输出为两相交流电,可将其看成是一个逆变器。为了提高电动机的稳定性.可直接利用定子压电陶瓷环上的压电陶瓷片s作为传感器(见图9—6),对定子的机械谐振状态进行检测,将由逆压电效应所产生的电压作为反馈信号un,与给定信号进行比较,相应的偏差信号△U,经控制器处理后送至压控振荡器,产生所需要的频率信号频率信号经90°移相电路和转向控制器获得逆变器的驱动信号,最后通过逆变与升压电路获得超声波电动机所需要的两相幅值相等、频率相同、相位相差π/2的正、余弦交流电。


    由于超声波电动机强烈的非线性.其控制不同于常规的电磁式电动机,这主要是因为超声波电动机靠摩擦传动,定、转子之间的滑动率不能完全确定,并且谐振频率本身又会随温度而变化,导致系统参数及其控制特性都会改变。因此,实际上超声波电动机的控制十分复杂,其控制策略的研究吸引了不少学者,目前仍处于探索与发展之中。

 

 
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