伺服驱动器工作原理

工作原理目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心,伺服驱动器（图1）1可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功 率模块（IPM）为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路，同时具有过电压、过电流、 过热、欠压等故障检测保护电路，在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的 冲击。功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相 应的直流电。经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动 三相永磁式同步交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的 过程。整流单元（AC-DC）主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。随着伺服系统的大规模应用，伺服驱动器使用、伺服驱动器调试、伺服驱动器维修都是 伺服驱动器在当今比较重要的技术课题，越来越多工控技术服务商对伺服驱动器进行了技术 深层次研究。编辑本段基本要求伺服进给系统的要求1、调速范围宽2、定位精度高3、有足够的传动刚性和高的速度稳定性4、快速响应，无超调为了保证生产率和加工质量，除了要求有较高的定位精度外，伺服驱动器（图2）2还要求有良好的快速响应特性，即要求跟踪指令信号的响应要快，因为数控系统在启动、制 动时，要求加、减加速度足够大，缩短进给系统的过渡过程时间，减小轮廓过渡误差。5、低速大转矩，过载能力强一般来说，伺服驱动器具有数分钟甚至半小时内1.5倍以上的过载能力，在短时间内可 以过载46倍而不损坏。6、可靠性高要求数控机床的进给驱动系统可靠性高、工作稳定性好，具有较强的温度、湿度、振动 等环境适应能力和很强的抗干扰的能力。对电机的要求1、从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r/min或更 低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。2、电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电 机要求在数分钟内过载46倍而不损坏。3、为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可 能小的时间常数和启动电压。4、电机应能承受频繁启、制动和反转。编辑本段有关参数位置比例增益1、设定位置环调节器的比例增益；2、设置值越大，增益越高，刚度越大，相同频率指令脉冲条件下，位置滞后量越小。但数值太大可能会引起振荡或超调；3、参数数值由具体的伺服系统型号和负载情况确定。位置前馈增益1、设定位置环的前馈增益；2、设定值越大时，表示在任何频率的指令脉冲下，位置滞后量越小；3、位置环的前馈增益大，控制系统的高速响应特性提高，但会使系统的位置不稳定， 容易产生振荡；4、不需要很高的响应特性时，本参数通常设为0表示范围：0100%。速度比例增益1、设定速度调节器的比例增益；2、设置值越大，增益越高，刚度越大。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载 值情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大；3、在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较大的值。速度积分时间常数1、设定速度调节器的积分时间常数；2、设置值越小，积分速度越快。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载情况确 定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大；3、在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较小的值。速度反馈滤波因子1、设定速度反馈低通滤波器特性；2、数值越大，截止频率越低，电机产生的噪音越小。如果负载惯量很大，可以适当减 小设定值。数值太大，造成响应变慢，可能会引起振荡；3、数值越小，截止频率越高，速度反馈响应越快。如果需要较高的速度响应，可以适 当减小设定值。最大输出转矩设置1、设置伺服电机的内部转矩限制值；2、设置值是额定转矩的百分比；3、任何时候，这个限制都有效定位完成范围；4、设定位置控制方式下定位完成脉冲范围；5、本参数提供了位置控制方式下驱动器判断是否完成定位的依据，当位置偏差计数器 内的剩余脉冲数小于或等于本参数设定值时，驱动器认为定位已完成，到位开关信号为ON， 否则为OFF；6、在位置控制方式时，输出位置定位完成信号，加减速时间常数；7、设置值是表示电机从02000r/min的加速时间或从20000r/min的减速时间；8、加减速特性是线性的到达速度范围；9、设置到达速度；10、在非位置控制方式下，如果电机速度超过本设定值，则速度到达开关信号为ON， 否则为OFF；11、在位置控制方式下，不用此参数；12、与旋转方向无关。编辑本段应用领域伺服驱动器广泛应用于注塑机领域、纺织机械、包装机械、数控机床领域等。