伺服电机UVW动力线相序接错，何以导致飞车？ [原创] 点击：36600 | 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。
最新修改和实验验证
本帖自2008年9月12日初稿，9月18日修订以来一直想仔细分析一下不同接入相序的矢量关系，也一直想找机会实验验证一番，近期适逢项目联调，以项目实验平台为基础，专门做了在不同接入相序下，电流环和速度环的运行表现，以现有实验条件验证并确认了在保护措施不足的情况下，与UVW正常相序存在轮换关系的2种相序VWU和WUV确实会导致速度正反馈，即飞车；而其它3种相序两两反接的UWV、VUW和WVU则可能会瞬动后锁轴。
回顾初稿（9.12），感觉确实漏洞百出；修订稿（9.18）关于正反馈的描述也很不全面。在最新完成的修订补充稿中，拆分修改了不同接入相序的波形图，增加了α-β坐标系、d-q坐标系下的电流矢量图，修改了关于电流环运行表现和速度环运行表现的分析结果，分析结果给出了飞车和锁轴现象的出现机理，补充了不同接入相序的电流环实验验证结果和速度环实验验证结果，实验结果验证了飞车和锁轴现象的存在性。
欢迎大家继续批评指教。
73楼的问题可参考帖子 http://www.gongkong.com/Forum/ForumTopic.aspx?Id=2009031421411300003
http://gongkong.com/Forum/ForumTopic.aspx?Id=2008081900183000001 ;
http://gongkong.com/Forum/ForumTopic.aspx?Id=2008091217213900001 ，里面有详细探讨
- 关于飞剪系统
[7548] - 三菱伺服放大器MR-J2S-70B报...[10674]
- 雕刻机的驱动机是步进还是伺...[5715]
- 直线电机 哪个牌子的性能比较...[14939]
- 伺服电机的扭矩能到多大[16373]
- 伺服编码器输出为差动驱动如...[19593]
- 运动控制器同PLC有什么区别[6200]
- 伺服电机定位过程中的力矩控...[17533]
- 求助:伺服电机失控飞车[6901]
- 求助:主轴M19定位的问题[10848]
官方公众号
智造工程师
-
客服
-
小程序
-
公众号
工控网智造工程师好文精选
