伺服驅動(dòng)器是個(gè)啥？
2018-03-25 00:00:00
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伺服驅動(dòng)器(servo drives)又稱(chēng)為“伺服
控制器”、“伺服放大器”，是用來(lái)控制伺服電機的一種控制器，其作用類(lèi)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(guò)位置、速度和力矩三種方式對伺服電機進(jìn)行控制，實(shí)現高精度的傳動(dòng)系統定位，目前是傳動(dòng)技術(shù)的高端產(chǎn)品。
伺服驅動(dòng)器被應用于
工業(yè)機器人及數控加工中心等自動(dòng)化設備中。
在伺服驅動(dòng)器速度閉環(huán)中，電機轉子實(shí)時(shí)速度測量精度對于改善速度環(huán)的轉速控制動(dòng)靜態(tài)特性至關(guān)重要。為尋求測量精度與系統成本的平衡，一般采用增量式光電編碼器作為測速
傳感器，與其對應的常用測速方法為M/T測速法。
M/T測速法雖然具有一定的測量精度和較寬的測量范圍，但這種方法有其固有的缺陷，主要包括：1)測速周期內必須檢測到至少一個(gè)完整的碼盤(pán)脈沖，限制了最低可測轉速;
2)用于測速的2個(gè)控制系統定時(shí)器開(kāi)關(guān)難以嚴格保持同步，在速度變化較大的測量場(chǎng)合中無(wú)法保證測速精度。因此應用該測速法的傳統速度環(huán)設計方案難以提高伺服驅動(dòng)器速度跟隨與控制性能。
工作原理
目前主流的伺服驅動(dòng)器均采用數字信號處理器(DSP)作為控制核心，可以實(shí)現比較復雜的控制算法，實(shí)現數字化、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)為核心設計的驅動(dòng)電路,IPM內部集成了驅動(dòng)電路,同時(shí)具有過(guò)電壓、過(guò)電流、過(guò)熱、欠壓等故障檢測保護電路,在主回路中還加入軟啟動(dòng)電路,以減小啟動(dòng)過(guò)程對驅動(dòng)器的沖擊。功率驅動(dòng)單元首先通過(guò)三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流，得到相應的直流電。經(jīng)過(guò)整流好的三相電或市電，再通過(guò)三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來(lái)驅動(dòng)三相永磁式同步交流伺服電機。功率驅動(dòng)單元的整個(gè)過(guò)程可以簡(jiǎn)單的說(shuō)就是AC-DC-AC的過(guò)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。
基本要求
伺服進(jìn)給系統的要求
1、調速范圍寬
2、定位精度高
3、有足夠的傳動(dòng)剛性和高的速度穩定性
4、快速響應，無(wú)超調
為了保證生產(chǎn)率和加工質(zhì)量，除了要求有較高的定位精度外，還要求有良好的快速響應特性，即要求跟蹤指令信號的響應要快，因為數控系統在啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)，要求加、減加速度足夠大，縮短進(jìn)給系統的過(guò)渡過(guò)程時(shí)間，減小輪廓過(guò)渡誤差。
5、低速大轉矩，過(guò)載能力強
一般來(lái)說(shuō)，伺服驅動(dòng)器具有數分鐘甚至半小時(shí)內1.5倍以上的過(guò)載能力，在短時(shí)間內可以過(guò)載4～6倍而不損壞。
6、可靠性高
要求數控機床的進(jìn)給驅動(dòng)系統可靠性高、工作穩定性好，具有較強的溫度、濕度、振動(dòng)等環(huán)境適應能力和很強的抗干擾的能力。
對電機的要求
1、從最低速到最高速電機都能平穩運轉，轉矩波動(dòng)要小，尤其在低速如0.1r/min或更低速時(shí)，仍有平穩的速度而無(wú)爬行現象。
2、電機應具有大的較長(cháng)時(shí)間的過(guò)載能力，以滿(mǎn)足低速大轉矩的要求。一般直流伺服電機要求在數分鐘內過(guò)載4～6倍而不損壞。
3、為了滿(mǎn)足快速響應的要求，電機應有較小的轉動(dòng)慣量和大的堵轉轉矩，并具有盡可能小的時(shí)間常數和啟動(dòng)電壓。。
4、電機應能承受頻繁啟、制動(dòng)和反轉。
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