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          伺服驅動器的工作原理

          • 瀏覽次數:10635次
          • 發布時間:2015/12/23 15:14:58
          • 作者:量值溯源

          伺服驅動器簡介

            伺服驅動器(servo drives)又稱為“伺服控制器”、“伺服放大器”,是用來控制伺服電機的一種控制器,其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達,屬于伺服系統的一部分,主要應用于高精度的定位系統。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服馬達進行控制,實現高精度的傳動系統定位,目前是傳動技術的高端產品。

          伺服驅動器原理框圖

          圖1 伺服驅動器原理框圖

          伺服驅動器結構

            伺服驅動器均采用數字信號處理器(DSP)作為控制核心,可以實現比較復雜的控制算法,實現數字化、網絡化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模塊(IPM)為核心設計的驅動電路,IPM內部集成了驅動電路,同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護電路,在主回路中還加入了軟啟動電路,以減小啟動過程對驅動器的沖擊。

          伺服驅動器的工作原理

            首先功率驅動單元通過三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進行整流,得到相應的直流電。經過整流好的三相電或市電,再通過三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來驅動交流伺服電機。功率驅動單元的整個過程可以簡單的說就是AC-DC-AC的過程,整流單元(AC-DC)主要的拓撲電路是三相全橋不控整流電路。

          伺服驅動器控制方式

            一般伺服都有三種控制方式:位置控制方式、轉矩控制方式、速度控制方式。

            1、位置控制:位置控制模式一般是通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉動速度的大小,通過脈沖的個數來確定轉動的角度,也有些伺服可以通過通訊方式直接對速度和位移進行賦值,由于位置模式可以對速度和位置都有很嚴格的控制,所以一般應用于定位裝置。

            2、轉矩控制:轉矩控制方式是通過外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來設定電機軸對外的輸出轉矩的大小,可以通過即時的改變模擬量的設定來改變設定的力矩大小,也可通過通訊方式改變對應的地址的數值來實現。

            應用主要在對材質的手里有嚴格要求的纏繞和放卷的裝置中,例如繞線裝置或拉光纖設備,轉矩的設定要根據纏繞的半徑的變化隨時更改以確保材質的受力不會隨著纏繞半徑的變化而改變。

            3、速度模式:通過模擬量的輸入或脈沖的頻率都可以進行轉動速度的控制,在有上位控制裝置的外環PID控制時速度模式也可以進行定位,但必須把電機的位置信號或直接負載的位置信號給上位反饋以做運算用。位置模式也支持直接負載外環檢測位置信號,此時的電機軸端的編碼器只檢測電機轉速,位置信號就由直接的最終負載端的檢測裝置來提供了,這樣的優點在于可以減少中間傳動過程中的誤差,增加了整個系統的定位精度。

            如果對電機的速度、位置都沒有要求,只要輸出一個恒轉矩,當然是用轉矩模式。

            如果對位置和速度有一定的精度要求,而對實時轉矩不是很關心,用轉矩模式不太方便,用速度或位置模式比較好。

            如果上位控制器有比較好的閉環控制功能,用速度控制效果會好一點,如果本身要求不是很高,或者基本沒有實時性的要求,采用位置控制方式。


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