直线电机速度问题 点击：11344 | 回复：89
对：波恩 关于
恭喜楼主！
既然目前绝大多数直线电机，无论是U型的，还是平板的，都属于交流电机，所以无论驱动器接入的是直流还是交流，驱动器输出到电机的自然就是交流，除非明确是直流直线电机。
“通直流的驱动器”和“通交流的驱动器”的差别仅仅在于直流母线的电流电压来源，一个是来自外接的直流电源，可能能做成共直流母线的形式，一个来自内的整流滤波电路，把外部接入的交流电整流滤波为直流。
楼主所说的直线电机应该是永磁同步直线电机，属于交流电机范畴，稳速运行时，通入的是交流电，因而伺服驱动的电压变换是：交－直－交，直流值存在于驱动器的直流母线上，直流母线为300V，输出的线电压峰峰值也差不多是300V，但考虑有效值时，就需计入电压利用率了，比如90%，于是输出的线电压有效值为：300*90%*0.707。
内容的回复：
波恩前辈，本人一直对您所说的输出的线电压有效值为：300*90%*0.707这个问题耿耿于怀！本人请教过不少人（当然都不是您这样的专业人士）他们都认为Bus电压300V,PWM的占空比为0－100％，最终输出最大电压应该是300*0.9,不知道为何要乘以0.707？难道是因为PWM模拟正弦波输出才乘以0.707？我也测试过通直流的驱动器，比如说驱动器通48V直流电，带额定电压是48V的旋转3相电机，电机会差一点达到空载转速，因为有大概2V左右的压降，这作何解释？
其实lindang2010说了一句半截话“的确是直线电机没有额定电压这个因素，同时也感叹美国驱动器。”相信他所谓的美国驱动器应该通的也是单相220V交流电，人家怎么就可以在反电动势在100V/m/s的情况下到达3m/s?难道原理不同？请帮忙解释解释，不甚感激！
“本人一直对您所说的输出的线电压有效值为：300*90%*0.707 ...” 与“最终输出最大电压应该是300*0.9”并不矛盾呀！
一个是有效值（即RMS值），一个是最大值，考虑恒速连续运转时线电压为交流电，有效值自然是最大值的0.707倍。
“比如说驱动器通48V直流电，带额定电压是48V的旋转3相电机，电机会差一点达到空载转速，因为有大概2V左右的压降”———是否为实测结果？ 如果是，则：
1.首先需明确驱动方式是方波换相还是正弦波换相；
2.反拖该电机至额定转速，实测线反电势波形的峰值。
“单相220V交流电，人家怎么就可以在反电动势在100V/m/s的情况下到达3m/s?”———需明确100V/m/s的反电动势到底是有效值（RMS值），还是峰值（Pk值）？
不好意思表达错了！我所说的“应该是最终输出最大电压应该是300*0.9”是指占空比为99％时的输出电压。他们都认为Bus电压300V,PWM的占空比为0－100％，所以最终可以输出连续电压300*0.9，也就是说他们都以为最终输出的是直流电而非交流电。
是实测结果（这似乎与您说的输出交流电有点对不起来)，驱动器是Hall+编码器的正弦波换相，您的意思是因为驱动器的换相方式是正弦波换相，所以驱动器最终电压和电流的输出也是正弦波？
我觉得是他的100V/m/s是有效值，因为您给出的计算算的就是有效值，刚好和他这个反电动势对起来，而且大部分直线电机厂家标的都是有效值吧，我只见过一家标Vpk/m/s！
另，我从别人那里得到关于反电动势的答复是这样的“反电动势常数是一个固有的值，不能用RMS来理解，它是瞬时的，任何时候这个值都是一样的 。”我觉得似乎有些不太妥当好像，您觉得呢？
反电势系数是常数原则上没有问题，但如何标定反电势系数则有可能涉及到底用的是反电势波形的RMS值还是Pk值的问题，这就从反电势系数的测试方法来理解，对于永磁电机而言，以不同的速度恒速反拖被测电机，采集并记录反电势波形，然后绘制反电势-速度曲线，以不同速度点下的反电势波形的RMS值或Pk值为纵坐标，以对应的速度为横坐标，拟合后所得直线的斜率即为反电势系数。
正弦换相的三相驱动器输出电压是峰-峰值为直流母线电压的SVPWM波或SPWM波，按时间等效到绕组上才是正弦电压，这个正弦电压直接用示波器是看不到的，电机绕组中的电流波形在SVPWM或SPWM驱动下理想波形为正弦波，可以用示波器看到正弦波形。
反电势系数如果确实是按有效值标定的，用300V的直流母线驱动直接反电势系数为100V/m/s的电机，能否达到3m/s的运行速度？个人看法，如果是采用矢量控制的伺服驱动，且不做弱磁控制，必然达不到3m/s的运行速度。
以波恩前辈的说法那反电动势的单位严格来说要么是Vac(rms)/m/s，要么是Vac(pk)/m/s?
正弦换相的三相驱动器输出电压既然按时间等效到绕组上才是正弦波电压，那就有PK值和RMS值的说法，我是否可以这样理解：300V的母线电压，反电动势系数是100V/m/s,伺服驱动采用矢量控制且做了弱磁控制，在行程足够的情况下电机也不能达到3m/s的运行速度（因为绕组也要损耗一部分热量I*I*R），此时使电机跑一个三角波对应一个最大速度，要想跑出一个梯形波，稳速运行时的速度是不会达到跑三角波时的最大速度的，因为此时的速度对应的是输出电压的RMS值，而跑三角波时的最大速度对应的输出电压是PK值，这样理解可否？
另Bus电压300V,PWM的占空比为0－100％，所以最终可以输出连续电压300左右，所对应的驱动器是方波换相？也许我所说的驱动器通48V直流电对应电机速度差一点达空载转速是因为旋转电机（空心杯电机）比较小，反电动势很小的缘故？但驱动器换相方式也是正弦波，我有些晕了，望波恩前辈给予解答，不甚感激！
针对楼上的三个问题（三段）回复如下：
（一）正弦波换相的永磁同步电机的正弦反电动势的单位“要么是Vac(rms)/rpm，要么是Vac(pk)/rpm”。
方波换相的无刷直流电机的梯形波反电势的单位只需考虑“Vpk/rpm”。
（二）“正弦波反电势的RMS与Pk” 是反电势波形符合正弦规律时的基本属性，稳态下，RMS和Pk值基本上是定值，瞬态下，不宜再讲RMS，而只谈Pk，瞬态下的Pk值与电机的瞬时速度成比例关系，原则上与电机的运行规律无关，不受速度曲线到底是三角形还是梯形的影响。
300V的母线电压驱动反电动势系数是100Vpk/m/s的电机，不做弱磁，空载下（忽略绕组压降），电机将将可以达到3m/s的速度；弱磁，则有可能达到更高的速度。
（三）关于以48V供电，可以正弦换相模式驱动额定电压为48V的直流无刷电机几乎达到额定转速一事，还有一点不够需要明确：标称的额定电压是对应的是反电势的Pk值还是RMS值，建议查阅其指标或实测；
如果不是Pk值，却能驱动到额定速度，则只能解释为无刷直流电机空载运行时功角很小，电机处于自然而然的弱磁状态下。（此猜测未必合理！）
其实现在的无刷直流电机驱动器基本都不是方波换相了，就我用过见过的来说，基本都是Hall+编码器的正弦波换相，这样说来的话要考虑反电动势单位的话应该也是2种，对吧？
2.前面您对“反电动势常数是一个固有的值，不能用RMS来理解，它是瞬时的，任何时候这个值都是一样的 。”似乎没有异议，既然反电动势是正弦波而您这里没有异议，那就说明这里说的反电动势是标定后的。而您“瞬态下的Pk值与电机的瞬时速度成比例关系”说的应该是标定前的，如果是这样，那这个问题也明确了。
其实第三个问题无非是来论证我的第二个问题，我觉得讨论到现在我还有没有一个明确的答案， “正弦换相的三相驱动器输出电压是峰-峰值为直流母线电压的SVPWM波或SPWM波，按时间等效到绕组上才是正弦电压”这和“Bus电压300V,PWM的占空比为0－100％，所以最终可以输出连续电压300左右(输出到绕组的电压）”是矛盾的，其实您也说了“300V的母线电压驱动反电动势系数是100Vpk/m/s的电机，不做弱磁，空载下（忽略绕组压降），电机将将可以达到3m/s的速度”，我是否可以这样理解：3m/s可以达到但只是瞬时的，因为300V是个峰值，如果要跑一个梯形波的话是无论如何也达不到的，此时梯形波时的稳速所对应的电压是RMS(300*0.9*0.707),也就是说大概对于的梯形波稳态时的速度在2m/s左右？
其实永磁同步电机的反电势用Pk也好，用RMS也好，只要注明了，用什么都一样。
对于无刷直流电机而言，个人理解，由于更多的用于调速型拖动应用，故标称额定电压很可能直接对应驱动器的直流供电电压，因而对应的反电势单位也就是Pk值，而不是RMS值，以便用起来更直观，不必把0.707套来套去地换算了，这完全是出于实用目的结果。
对于永磁同步电机而言，之所以只谈反电势的幅值而不是瞬时值，是因为经典意义下的永磁同步电机的反电势波形是正弦波，因而只适合用正弦的幅值说事，而不能用任意时刻的瞬时值说事。因而表征反电势与电机速度之间比例关系的反电势常数反映的也就是幅值，而非瞬时值。表示一个正弦波电压的幅值，习惯上既可以用峰值（Pk），也可以用有效值（RMS），这些在恒速运行的稳态下意义明确。在变速过程的瞬态下，正弦波幅值本身就是变化量，这有可能造成一些误导，楼上之所以把反电势的峰值，SVPWM输出的等效峰值，以及速度运行规律混在一块儿说，还是没有分清楚这里的关系。
300V的直流母线电压，理想情况下，以SVPWM输出的线对线的瞬时电压的峰峰值就是300V，满度输出时，得到的等效线电压幅值也300Vpk，即220Vrms（视同311V直流母线的简单对应关系），此时不弱磁地驱动一个100Vpk/m/s的电机，忽略绕组压降（等于忽略了加减速所需的惯性力），电机恰好可以达到3m/s的速度。能否达到3m/s的速度，只和该瞬时速度下反电势幅值与供电电压的平衡关系有关，与速度曲线的形状无关。别把事情混在一块考虑。
如果还想不清楚，就以直流电机试着考虑考虑，以便避开正弦的幅值和瞬时值关系。
我好好想想。
“300V的直流母线电压，理想情况下，以SVPWM输出的线对线的瞬时电压的峰峰值就是300V，满度输出时，得到的等效线电压幅值也300Vpk，即220Vrms（视同311V直流母线的简单对应关系），此时不弱磁地驱动一个100Vpk/m/s的电机，忽略绕组压降（等于忽略了加减速所需的惯性力），电机恰好可以达到3m/s的速度。能否达到3m/s的速度，只和该瞬时速度下反电势幅值与供电电压的平衡关系有关。”－－－－－－－－－－－－－－－－－－这个理解了。
那再教一下在所有条件相同的情况下（空载），我想让直线电机跑一个梯形曲线，在梯形曲线中的恒速一段时间（比如10S),那此恒速最高可以达到多少？也就是说如果此电机是直流旋转电机的话，我想让电机以最大恒速一直跑下去，那这个最大恒速为多少？
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