伺服驅(qū)動(dòng)器又稱為“伺服控制器”、“伺服放大器”,是用來控制伺服電機(jī)的一種控制器,其作用類似于變頻器作用于普通交流達(dá),屬于伺服系統(tǒng)的一部分,主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)。一般是位置、速度和力矩三種方式對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)高精度的傳動(dòng)系統(tǒng)定位,目前是傳動(dòng)的高端產(chǎn)品。
:懷化2098-DSD-HV030 AB伺服驅(qū)動(dòng)器 羅克韋爾圖片
伺服驅(qū)動(dòng)器是現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制的重要組成部分,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人及數(shù)控加工中心等自動(dòng)化設(shè)備中。尤其是應(yīng)用于控制交流永磁同步電機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。當(dāng)前交流伺服驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)中普遍采用基于矢量控制的電流、速度、位置3閉環(huán)控制算法。該算法中速度閉環(huán)設(shè)計(jì)與否,對(duì)于整個(gè)伺服控制系統(tǒng),特別是速度控制性能的發(fā)揮起到關(guān)鍵作用 [1] 。
在伺服驅(qū)動(dòng)器速度閉環(huán)中,電機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)時(shí)速度測(cè)量精度對(duì)于改善速度環(huán)的轉(zhuǎn)速控制動(dòng)靜態(tài)特性至關(guān)重要。為尋求測(cè)量精度與系統(tǒng)成本的平衡,一般采用增量式光電編碼器作為測(cè)速傳感器,與其對(duì)應(yīng)的常用測(cè)速方法為M/T測(cè)速法。M/T測(cè)速法雖然具有一定的測(cè)量精度和較寬的測(cè)量范圍,但這種方法有其固有的缺陷,主要包括:1)測(cè)速周期內(nèi)必須檢測(cè)到至少一個(gè)完整的碼盤脈沖,限制了可測(cè)轉(zhuǎn)速;2)用于測(cè)速的2個(gè)控制系統(tǒng)定時(shí)器開關(guān)難以嚴(yán)格保持同步,在速度變化較大的測(cè)量場(chǎng)合中無法保證測(cè)速精度。因此應(yīng)用該測(cè)速法的傳統(tǒng)速度環(huán)設(shè)計(jì)方案難以提高伺服驅(qū)動(dòng)器速度跟隨與控制性能
:懷化2098-DSD-HV030 AB伺服驅(qū)動(dòng)器 羅克韋爾圖片
目前主流的伺服驅(qū)動(dòng)器均采用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)作為控制核心,可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模塊(IPM)為核心設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路,IPM內(nèi)部集成了驅(qū)動(dòng)電路,同時(shí)具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測(cè)保護(hù)電路,在主回路中還加入軟啟動(dòng)電路,以減小啟動(dòng)過程對(duì)驅(qū)動(dòng)器的沖擊。功率驅(qū)動(dòng)單元首先三相全橋整流電路對(duì)輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流,得到相應(yīng)的直流電。經(jīng)過整流好的三相電或市電,再三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來驅(qū)動(dòng)三相永磁式同步交流伺服電機(jī)。功率驅(qū)動(dòng)單元的整個(gè)過程可以簡(jiǎn)單的說就是AC-DC-AC的過程。整流單元(AC-DC)主要的拓?fù)潆娐肥侨嗳珮虿豢卣麟娐贰?
隨著伺服系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用,伺服驅(qū)動(dòng)器使用、伺服驅(qū)動(dòng)器調(diào)試、伺服驅(qū)動(dòng)器維修都是伺服驅(qū)動(dòng)器在當(dāng)今比較重要的課題,越來越多工控服務(wù)商對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了深層次研究。
伺服驅(qū)動(dòng)器是現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制的重要組成部分,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人及數(shù)控加工中心等自動(dòng)化設(shè)備中。尤其是應(yīng)用于控制交流永磁同步電機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。當(dāng)前交流伺服驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)中普遍采用基于矢量控制的電流、速度、位置3閉環(huán)控制算法。該算法中速度閉環(huán)設(shè)計(jì)與否,對(duì)于整個(gè)伺服控制系統(tǒng),特別是速度控制性能的發(fā)揮起到關(guān)鍵作用
:懷化2098-DSD-HV030 AB伺服驅(qū)動(dòng)器 羅克韋爾圖片上式為磁鐵激磁的步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩,因此有下面的公式:E0=NdΦ/dtθ=ωtω=Nrωm式中,Φ為交鏈磁通,θ為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)角,ω為電氣角速度,N為相線圈匝數(shù)。E0=NdΦ/dt由法拉第定律得來。θ=ωt為機(jī)械角與電氣角的關(guān)系式,把上式代入到T=E0I/ωm可得:T=E0I/ωm=N(dΦ/dt)I/ωm=N(dΦ/dθ)(dθ/dt)I/ωm=N(ω/ωm)(dΦ/dθ)I(dΦ/dθ)=NNrI(dΦ/dθ)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩由永磁體產(chǎn)生的交鏈磁通變化率與流過線圈電流之積產(chǎn)生為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),圖表示如下:將此E0代入T=E0I/ωm,單相轉(zhuǎn)矩變?yōu)橄率剑篢1=2NIBLr依據(jù)圖,磁鐵激磁的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩公式為(T1=2NIBLr),當(dāng)Nr=1時(shí),轉(zhuǎn)矩公式與直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式(T=2NIBLr)相同,直流電機(jī)的氣隙磁通B,相當(dāng)于步進(jìn)電機(jī)的交鏈磁通的有效當(dāng)量部分總和。