交流伺服馬達驅動器之製作 指導老師：林志鴻 博士 指導老師：林志鴻 博士 班 級： 四技電四甲 班 級： 四技電四甲 學生姓名： 葉信宏（ ） 林展如（ ） 林展如（ ） 日 期 : 九十六年五月 日 期 : 九十六年五月

一、摘要  本專題研究目的是製作交流伺服馬達的驅 動系統。首先以 IsSpice 軟體先行模擬交流 伺服馬達完整之控制驅動電路，以方便瞭 解在各個電路上的輸出模擬結果，然後再 以實際電路板製作出完整的控制驅動電路， 最後將實作部份的輸出結果是否與模擬的 結果有互相匹配，以確認接上交流同步馬 達可以操作在一般之運轉情形，並提供一 般同步伺服馬達的長範圍速度控制之持續 運轉能力。

二 、研究目的 :  由於永磁同步馬達因為轉子為磁性材料， 轉動慣量較感應馬達來的低，所以相同的 負載下其響應速度較快；又因為永磁同步 馬達轉子不需要激磁電流，無轉子損失， 所以永磁同步馬達具有高較高效率、沒有 溫升問題、具有強健性、價格低、高速持 續運轉能力及控制較感應馬達容易等優點； 同步伺服馬達已成為自動化工業伺服驅動 的主流，所以我們選擇同步伺服馬達作為 專題研究學習的主題。

圖 1 永磁式交流伺服馬達控制方塊圖

三、同步伺服馬達驅動系統之硬體架 構與電路 圖 2 交流伺服馬達驅動系統架構

圖 3 驅動電路實體圖

四、正弦波脈寬調變 PWM  正弦波 PWM 是目前工業界較常用的一種 PWM 技術。利用正弦控制波與三角波 (carrier wave) 互相比較，以兩波形相交的 點決定電力開關切換的時機。三角波的頻 率稱載波頻率 f s ；正弦控制波的頻率 f1 是 用來調變切換工作比 (switching duty ratio) ， 所以也稱為調變頻率。

圖 4 PWM 驅動電路圖 ( 含 PI 控制電路、三角波產生器及比較器 )

圖 5 正弦波調變方式

圖 6 三相 PWM 所產生之不等寬脈波

圖 7 A 相 PWM 波形

五、互鎖電路  如圖 8 互鎖電路的作用在於功率晶體切換 的過程中，在觸發信號插入緩衝時間，以 免在切換時發生短路的現象。閘極驅動器 依開關觸發信號提供適當電位驅動功率晶 體的閘極。

圖 8 互鎖電路圖

圖 9 互鎖電路之 TA+ 及 TA- 波形

六、過電流保護電路  除了 IGBT 的耐電流性能提昇之外，其過電 保護電路更是關鍵，因我們無法擔保使用 者不會有人為疏失、或因元件的老化所造 成誤動作，且過電流保護電路需能與 IGBT 的耐電流特性匹配，應耐電流響應需比 IGBT 的短路承受電流快，才能達到保護之 目的 。

圖 10 過電流保護電路圖

七、霍爾感測電路  以霍爾效應為基礎的感應器，可提供 一個與磁通量密度成正比的電壓。 圖 11 霍爾感測器電路

圖 12 隔離驅動電路 八、 八、隔離驅動電路

圖 13 量測隔離電路產生驅動 IGBT 之輸出波形

圖 14 量測馬達端輸出之電壓波形 九、實測波形

圖 15 交流伺服馬達實體照片圖 十、交流伺服馬達

圖 16 量測儀器及控制電腦照片圖 十一、量測設備