伺服电机UVW动力线相序接错，何以导致飞车？ [原创] 点击：36701 | 回复：137
这几天看到一些帖子谈及富士和安川电机UVW动力线相序接错时导致飞车的故障，至于为什么会飞车，本人曾在个别帖子中认为是由于相序接错，导致电角度反转，电流环出现正反馈所致，但并未给出具体的相序分析。今日恰逢工作原因对此问题有所涉及，就仔细考虑了伺服电机UVW动力线相序接错可能导致的电角度偏移关系，感觉有所收获，先将分析结果贴出来与大家分享，如有异议，请不吝指正。
以U－V－W正常接入相序的电角度偏移量为0考虑，则
U－W－V相序的电角度偏移量为180度，恰好反向，Iq分量完全反转，完全正反馈，若伺服无正反馈检测机制，必然飞车；
V－W－U相序的电角度偏移量为120度，相位偏移超出90度，Iq分量符号反转，进入正反馈区；
V－U－W相序的电角度偏移量为300度，即-60度，相位偏移，Iq分量减半，出力明显变小，可导致实际电流变大，电机严重发热；
W－U－V相序的电角度偏移量为240度，即-120度，相位偏移超出-90度，Iq分量符号反转，进入正反馈区；
W－V－U相序的电角度偏移量为60度，相位偏移，Iq分量减半，出力明显变小，可导致实际电流变大，电机严重发热。
【9月18日 修订稿】
【2009年1月6-7日 修订补充】
本贴自发布之后，得到诸位网友的热情回复，其中也有不少不同意见，其中“当时明月在”的质疑和“bookujsnj”的当头棒喝非常好，令本人着手重新审视这个议题，巾帼这几日的仔细推敲，确实发现原结论的不少问题，在此本人对原贴出现的错误分析和观点，以及由此造成的误导深表不安和歉意！并感谢“当时明月在”和“bookujsnj”等网友的指正。现将最新看法整理如下：
本讨论的前提是：假定电机编码器初始安装相位正确，伺服驱动器将完全“采信”电机编码器的初始安装相位所表征的电机电角度相位，无需在伺服电机的UVW动力线接线连接后进行额外的电角度初始相位的调整或辨识，这一点也是目前绝大多数成套供应的泛用伺服系统的实际处理方式。
以电机动力线相序UVW对驱动器UVW接线端一一对应“正常接入”的相序为参考相序，按照三相交流电的一般相位关系，U领先V120度，V领先W120度，即U领先W240度，则有：
U－V－W正常接入相序。
电角度偏移量为0，电角度增量为+Δθ，后续电角度可表示为：+Δθ。
在α-β坐标中起始电流矢量角从270度正向递增，在d-q坐标系中的电流矢量角始终指向270方向，实现正交解耦。
此时伺服控制始终处于完全正交解耦的最佳状态。
电流环和速度环都运行正常。
U－W－V相序，U正确，W、V互反。
电角度偏移量为180度，电角度增量为 -Δθ，后续电角度可表示为：180 - Δθ。
在α-β坐标中起始电流矢量角从90度反向递减，在d-q坐标系中的电流矢量角由90方向2倍递减，起始方向偏离原正交方向（270度）180度正交于d轴，并逐步该偏离正交方向趋向d轴方向（0度）。
由于电机电角度增量方向与驱动矢量方向逆转，因而Iq分量是cos(180-2Δθ)的函数，90方向的起始相位恰好反向，Iq分量反转180度，在电流环下，电机瞬间反转，随着电机的转动，Iq分量迅速出现零值，并最终锁死于该点。速度环运行模式下，同样会瞬动后锁死。
V－W－U相序，电机与驱动器的各相顺序错位。
电角度偏移量为+120度，电角度增量为 +Δθ，后续电角度可表示为：120 + Δθ。
在α-β坐标中起始电流矢量角从30度正向递增，在d-q坐标系中电流矢量角始终指向30方向，偏离原正交方向（270度方向）+120度。
由于电机电角度增量方向与驱动的一致，Iq分量为cos(120)＝-0.5，符号反转，在电流环下，电机反转，力矩有所减小。速度环运行模式下，速度正反馈飞车。
对于电机的w与pe接反仍然运转的情况，我也遇到过。
因为系统的PE一般都是连接在一起，单点接地的。电机接PE，除了动力线中的PE线以外，还通过机壳和编码器电缆与PE连接。将PE与W接反，就相当于将电机侧的W相和驱动器侧的W相都接到了PE上。此时回路是驱动器W -> 电机PE -> 驱动器PE -> 电机W，因此基本的电气关系（关系强弱似乎与接地系统的具体连接方式有关，如果伺服侧W相直接引入大地，电机可能就不会运转并导致跳闸）还存在，只是此时W相阻抗已经变化，三相不平衡，即使电机运转，其转速也非常不平稳，会有明显振动，且电机电流偏大，发热高。~~~
以上是我的分析，不妥之处恳请大家赐教。
对:当时明月在 关于
对于电机的w与pe接反仍然运转的情况，我也遇到过。
因为系统的PE一般都是连接在一起，单点接地的。电机接PE，除了动力线中的PE线以外，还通过机壳和编码器电缆与PE连接。将PE与W接反，就相当于将电机侧的W相和驱动器侧的W相都接到了PE上。此时回路是驱动器W -> 电机PE -> 驱动器PE -> 电机W，因此基本的电气关系（关系强弱似乎与接地系统的具体连接方式有关，如果伺服侧W相直接引入大地，电机可能就不会运转并导致跳闸）还存在，只是此时W相阻抗已经变化，三相不平衡，即使电机运转，其转速也非常不平稳，会有明显振动，且电机电流偏大，发热高。~~~
以上是我的分析，不妥之处恳请大家赐教。
内容的回复：你的观点我有些赞同，相线与PE接错在一定状态下是会启动，但一定会过热的
对:波恩 关于
补充一点： 在上述分析中，所谓“正常接入相序”的U－V－W之间的相位关系为V领先U120度，W领先V120度，即W领先U240度。
再补充一点：在上述讨论中，假定电机编码器初始安装相位正确，伺服驱动器采信电机编码器的初始安装相位，不通再过伺服电机的UVW动力线检测或调整电角度初始相位，目前绝大多数泛用伺服的实际处理方式都符合该假设。
"伺服驱动器采信电机编码器的初始安装相位，不通再过伺服电机的UVW动力线检测或调整电角度初始相位，目前绝大多数泛用伺服的实际处理方式都符合该假设。"
这句话是不是有几个字敲错了，呵呵，我怎么读不通呢
神舟还经历过这等磨难！可见飞车的为害之大！
to"vesgine": “我的理解：电机的UVW的相序关系是相对的，因此驱动器的UVW和电机的UVW接线只有两种形式，一是正常相序，另一种就是相序接反。怎么会出现您一开始提到的6种情况？”———绝大多数泛用伺服驱动器的UVW接线端都是要求与伺服电机的UVW动力线严格对应的，尤其是成套供应的日系伺服系统莫不如此。至于为什么是6种，这是3对3连接关系的排列组合结果。
to“xzy568”：个人认为伺服一般无法直接检测出这两种状态，除非做电机电角度初始化确认，不过这种操作一般只在初次安装和维修之后采用，不会每次上电都做。但是设计合理的伺服应该具备正反馈故障检测，而且多数伺服具备过流和过载保护，超速保护等功能，可以间接起到保护作用。
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