交流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)可分為兩部分，即定子部分和轉(zhuǎn)子部分。定子的結(jié)構(gòu)與旋變器基本相同，定子鐵芯內(nèi)放置90度電角度的兩相繞組。一組是勵(lì)磁繞組，另一組是控制繞組。交流伺服電機(jī)是兩相交流電機(jī)。當(dāng)使用交流伺服電機(jī)時(shí)，恒定的勵(lì)磁電壓Uf施加到勵(lì)磁繞組的兩端，控制電壓Uk施加到控制繞組的兩端。當(dāng)電壓施加到定子繞組時(shí)，伺服電機(jī)將快速轉(zhuǎn)動(dòng)。電流通過(guò)勵(lì)磁繞組和控制繞組在電機(jī)中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向決定電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。當(dāng)施加到任何繞組上的電壓反向時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向就會(huì)改變，電機(jī)的方向也隨之改變。

伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁體，由驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在這個(gè)磁場(chǎng)的作用下旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，電機(jī)的編碼器將信號(hào)反饋給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值的比較來(lái)調(diào)整轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度。伺服電機(jī)的精度取決于編碼器的精度(行數(shù))。

交流伺服電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)與電容分相單相異步電機(jī)基本相似。其定子配有兩個(gè)位置相差90度的繞組，一個(gè)是勵(lì)磁繞組Rf，始終接交流電壓Uf；另一個(gè)是與控制信號(hào)電壓Uc連接的控制繞組l。所以交流伺服電機(jī)也叫兩個(gè)伺服電機(jī)。

　　交流伺服電機(jī)的變頻調(diào)速

只要改變交流伺服電機(jī)的供電頻率f1，就可以改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。因此，變頻調(diào)速是交流伺服電機(jī)應(yīng)用廣泛的調(diào)速方式。

變頻調(diào)速的主要環(huán)節(jié)是為交流電機(jī)提供變頻電源的變頻器。

變頻器分為交-交變頻；交流-DC-交流變頻。

　　（1）交-交變頻

可控硅整流器用于直接將工頻交流電(頻率50Hz)轉(zhuǎn)換成頻率較低的脈動(dòng)交流電，正組輸出正脈沖，反組輸出負(fù)脈沖。脈動(dòng)交流電的基波是所需的變頻電壓。

這種方法得到的交流電波動(dòng)很大，頻率是變頻器輸入的工頻電壓頻率。

　　（2）交-直-交變頻

先將交流電整流成直流電，再將直流電電壓變?yōu)榫匦蚊}沖波電壓，矩形脈沖波的基波即為所需的變頻電壓。

用這種調(diào)頻方法得到的交流電波動(dòng)小，調(diào)頻范圍寬，調(diào)節(jié)線性好。

在交流-DC-交流變頻中，根據(jù)中間DC電壓是否可調(diào)，可分為中間DC電壓可調(diào)的脈寬調(diào)制逆變器和中間DC電壓固定的脈寬調(diào)制逆變器。根據(jù)中間DC電路的儲(chǔ)能元件是大電容還是大電感，可分為電壓型逆變器和電流型逆變器。

SPWM(正弦波脈寬調(diào)制)變頻器是應(yīng)用廣泛、基本的交流-DC-交流電壓源變頻器，廣泛應(yīng)用于交流調(diào)速系統(tǒng)。

SPWM變壓轉(zhuǎn)換器的調(diào)制原理(以單相為例)

正弦脈寬調(diào)制(SPWM)波形：一系列等幅不等寬的矩形脈沖波，相當(dāng)于正弦波。

等效原理：將正弦波分成n等份，每個(gè)區(qū)間的面積用等幅不等寬的矩形面積代替。正弦波的正負(fù)半周也是這樣處理的。

SPWM控制波的產(chǎn)生：正弦波-三角波調(diào)制。

r;"> 　　

　　Q——電壓比較器；

　　UR——由指令脈沖轉(zhuǎn)換來(lái)的，正弦控制波；

　　UΔ——三角波發(fā)生器。

　　整流器將三相工頻交流電變成直流電；

　　逆變器將直流電壓逆變成三相交流電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。

　　交流伺服電機(jī)SPWM變頻調(diào)速方法

　　交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件之一就是逆變器，由于調(diào)速的要求，逆變器必須具有頻率連續(xù)可調(diào)、以及輸出電壓連續(xù)可調(diào)，并與頻率保持一定比例關(guān)系等功能。

　　利用脈沖寬度調(diào)制逆變器可實(shí)現(xiàn)變頻也變壓。如圖所示，因電壓的平均值和占空比成正比，所以在調(diào)節(jié)頻率時(shí)，改變輸出電壓脈沖的占空比，就能同時(shí)實(shí)現(xiàn)變頻和變壓。與圖1（a）相比，圖1（b）所示電壓周期增大（頻率降低），而占空比減小，故平均電壓降低。

　　采用PWM方法控制逆變管的通、斷時(shí)，可獲得一組幅值相等、寬度相同的矩形脈沖，改變矩形脈沖的寬度可控制其輸出電壓，改變調(diào)制周期可控制其輸出頻率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)變壓和變頻。因輸出電壓波形為矩形波，具有許多高次諧波成分。對(duì)電機(jī)來(lái)說(shuō)，有用的是電壓的基波。為了減少諧波影響，提高電機(jī)的運(yùn)行性能，應(yīng)采用對(duì)稱的三相正弦波電源為三相交流電機(jī)供電。

　　正弦波脈寬調(diào)制型逆變器（SPWM）的輸出端可獲一組等幅而不等寬的矩形脈沖波形，來(lái)近似等效于正弦電壓波。SPWM脈寬調(diào)制波形，如圖2。當(dāng)正弦值為值時(shí)，脈沖的寬度也，而脈沖的間隔則小。反之，當(dāng)正弦值較小時(shí)，脈沖的寬度也小，而脈沖的間隔則較大，這樣的電壓脈沖系列可以使負(fù)載電流中的高次諧波成分大大減少。

　　采用數(shù)字電路的SPWM逆變器，可采用以軟件為基礎(chǔ)的控制模式。優(yōu)點(diǎn)是所需硬件少，靈活性好和智能性強(qiáng)。缺點(diǎn)是需要通過(guò)計(jì)算確定SPWM的脈沖寬度，有一定的延時(shí)和響應(yīng)時(shí)間。隨著高速度、高精度多功能微處理器、微控制器和SPWM專用芯片的發(fā)展，采用微機(jī)控制的數(shù)字化SPWM技術(shù)已占當(dāng)今PWM逆變器的主導(dǎo)地位。

　　SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)，其中各部分的功用：

　　速度給定器：給定信號(hào)，控制頻率、電壓及正反轉(zhuǎn)。

　　平穩(wěn)啟動(dòng)回路：使啟動(dòng)加、減速時(shí)間可隨機(jī)械負(fù)載設(shè)定，以達(dá)到軟啟動(dòng)的目的。

　　函數(shù)發(fā)生器：在輸出低頻信號(hào)時(shí)保持電機(jī)氣隙磁通一定，補(bǔ)償定子電壓降的影響。

　　電壓頻率變壓器：將電壓轉(zhuǎn)換為頻率，經(jīng)分頻器、環(huán)形計(jì)數(shù)器產(chǎn)生方波，和經(jīng)三角波發(fā)生器產(chǎn)生的三角波一起送入調(diào)制回路。

　　電壓調(diào)節(jié)器：產(chǎn)生頻率和幅度可調(diào)的控制正弦波，送入調(diào)制回路，送入調(diào)制回路，在調(diào)制回路中進(jìn)行SPWM變換，產(chǎn)生三相的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。在基極回路中輸出信號(hào)至功率晶體管基極，即對(duì)SPWM的主回路進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁交流伺服電機(jī)的變頻調(diào)速。

　　電流檢測(cè)器：過(guò)載保護(hù)。