南調(diào)機(jī)電設(shè)備——伺服驅(qū)動(dòng)器控制交流永磁伺服電機(jī)

隨著現(xiàn)代電機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、永磁材料技術(shù)、交流可調(diào)速技術(shù)及控制技術(shù)等支撐技術(shù)的快速發(fā)展，使得永磁交流伺服技術(shù)有著長(zhǎng)足的發(fā)展。永磁交流伺服系統(tǒng)的性能日漸提高，價(jià)格趨于合理，使得永磁交流伺服系統(tǒng)取代直流伺服系統(tǒng)尤其是在高精度、要求的伺服驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域成了現(xiàn)代電伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。

伺服驅(qū)動(dòng)器在控制交流永磁伺服電機(jī)時(shí)，可分別工作在電流（轉(zhuǎn)矩）、速度、位置控制方式下。系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示由于交流永磁伺服電機(jī)（pmsm）采用的是磁鐵勵(lì)磁，其磁場(chǎng)可以視為是恒定；同時(shí)交流永磁伺服電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速就是同步轉(zhuǎn)速，即其轉(zhuǎn)差為零。這些條件使得交流伺服驅(qū)動(dòng)器在驅(qū)動(dòng)交流永磁伺服電機(jī)時(shí)的數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜程度得以大大的降低。從圖4可以看出，系統(tǒng)是基于測(cè)量電機(jī)的兩相電流反饋（ia、ib）和電機(jī)位置。將測(cè)得的相電流（ia、ib）結(jié)合位置信息，經(jīng)坐標(biāo)變化（從a，b，c坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)子d，q坐標(biāo)系），得到id、iq分量，分別進(jìn)入各自得電流調(diào)節(jié)器。電流調(diào)節(jié)器的輸出經(jīng)過(guò)反向坐標(biāo)變化（從d，q坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到a，b，c坐標(biāo)系），得到三相電壓指令?？刂菩酒ㄟ^(guò)這三相電壓指令，經(jīng)過(guò)反向、后，得到6路pwm波輸出到功率器件，控制電機(jī)運(yùn)行。系統(tǒng)在不同指令輸入方式下，指令和反饋通過(guò)相應(yīng)的控制調(diào)節(jié)器，得到下一級(jí)的參考指令。在電流環(huán)中，d，q軸的轉(zhuǎn)矩電流分量（iq）是速度控制調(diào)節(jié)器的輸出或外部給定。而一般情況下，磁通分量為零（id=0），但是當(dāng)速度大于限定值時(shí)，可以通過(guò)弱磁（id《0），得到更高的速度值。

從a，b，c坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到d，q坐標(biāo)系有克拉克（clarke）和帕克（park）變換來(lái)是實(shí)現(xiàn)；從d，q坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到a，b，c坐標(biāo)系是有克拉克和帕克的逆變換來(lái)是實(shí)現(xiàn)的。

南調(diào)機(jī)電設(shè)備——5分鐘快速了解伺服驅(qū)動(dòng)器的原理與作用常識(shí)

      伺服驅(qū)動(dòng)器是現(xiàn)代傳動(dòng)技術(shù)的產(chǎn)品，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)成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(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)合理與否，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。

      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(pán)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(kāi)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(wú)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。

南調(diào)機(jī)電設(shè)備—— 伺服驅(qū)動(dòng)器原理：

    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(guò)電壓、過(guò)電流、過(guò)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(guò)程對(duì)驅(qū)動(dòng)器的沖擊。

南調(diào)機(jī)電設(shè)備——明白步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器原理，就知道為什么步進(jìn)電機(jī)要加驅(qū)動(dòng)器了

很多工控朋友和PLC自動(dòng)化從業(yè)者都知道步進(jìn)電機(jī)，但也有部分PLC入門(mén)學(xué)員不明白為什么步進(jìn)電機(jī)要加一個(gè)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，而不是像普通電機(jī)那樣直接插入電源就可以使用，今天帶大家了解步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器。

步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器可分為兩部分一部分是環(huán)形分配器，另一部分是功率放大。

環(huán)形分配器：要是接收3種信號(hào)分別為：脈沖信號(hào)，方向信號(hào)，脫機(jī)信號(hào)。然后再對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行分配，去控制功率放大器相應(yīng)的晶體管導(dǎo)通，然后使步進(jìn)電機(jī)的線圈得電。從這里我們可以看出，步進(jìn)電機(jī)要運(yùn)轉(zhuǎn)那么必須要輸入脈沖，如果沒(méi)有脈沖，步進(jìn)電機(jī)是不動(dòng)的，所以我們需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)器來(lái)給步進(jìn)電機(jī)的各項(xiàng)繞組依次通電。

方向信號(hào)：要控制AB通電的相序，A-B順時(shí)針，B-A逆時(shí)針

脫機(jī)信號(hào)：步進(jìn)電機(jī)停止時(shí)，AB線圈有一相得電，得電的功能使轉(zhuǎn)子鎖住，使轉(zhuǎn)子不能動(dòng)，需要收去撥動(dòng)轉(zhuǎn)子的時(shí)候，需要給脫機(jī)信號(hào)，使AB相繞組完全斷電，轉(zhuǎn)子處于自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。

步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器和PLC之間的連接：

步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器首先要外接直流電源24~28V，一端要連步進(jìn)電機(jī)，另一端作輸入信號(hào)也就是控制信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)接受外部信號(hào)的結(jié)構(gòu)是采用光電隔離的，比如：PLC的脈沖信號(hào)送到驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部，我們要使PLC產(chǎn)生脈沖只需要讓Y0不斷的接通與截止就可以產(chǎn)生。

當(dāng)Y0導(dǎo)通的時(shí)候電流從CP 流進(jìn)去，通過(guò)限流電阻，二極管，再經(jīng)過(guò)CP-，再通過(guò)COM端回到電源的負(fù)端，這樣就構(gòu)成了一個(gè)回路。這樣的話發(fā)光二極管就導(dǎo)通，晶體管也會(huì)被導(dǎo)通就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高電平1，如果截止就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低電平0。這樣當(dāng)Y0不斷接通與截止，并且通過(guò)這個(gè)電路就可以把脈沖從外部設(shè)備送到驅(qū)動(dòng)器中。然后環(huán)形分配器收到這個(gè)脈沖，再對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行分配?？刂撇竭M(jìn)電機(jī)的繞組依次得電。所以步進(jìn)電機(jī)在旋轉(zhuǎn)的時(shí)候必須要有脈沖，如果沒(méi)有脈沖，那么步進(jìn)電機(jī)就會(huì)處于停止?fàn)顟B(tài)。方向信號(hào)與脫鉤信號(hào)也是同樣的道理。

廣州市南調(diào)機(jī)電設(shè)備有限公司

伺服電機(jī)在有脈沖輸出時(shí)不運(yùn)轉(zhuǎn)，如何處理?

　　① 監(jiān)視控制器的脈沖輸出當(dāng)前值以及脈沖輸出燈是否閃爍，確認(rèn)指令脈沖已經(jīng)執(zhí)行并已經(jīng)正常輸出脈沖；

　　② 檢查控制器到驅(qū)動(dòng)器的控制電纜，動(dòng)力電纜，編碼器電纜是否配線錯(cuò)誤，破損或者接觸不良；

　?、?檢查帶制動(dòng)器的伺服電機(jī)其制動(dòng)器是否已經(jīng)打開(kāi)；

　?、?監(jiān)視伺服驅(qū)動(dòng)器的面板確認(rèn)脈沖指令是否輸入；

　?、?Run運(yùn)行指令正常；

　?、?控制模式務(wù)必選擇位置控制模式；

　?、?伺服驅(qū)動(dòng)器設(shè)置的輸入脈沖類(lèi)型和指令脈沖的設(shè)置是否一致；

　　⑧ 確保正轉(zhuǎn)側(cè)驅(qū)動(dòng)禁止，反轉(zhuǎn)側(cè)驅(qū)動(dòng)禁止信號(hào)以及偏差計(jì)數(shù)器復(fù)位信號(hào)沒(méi)有被輸入，脫開(kāi)負(fù)載并且空載運(yùn)行正常，檢查機(jī)械系統(tǒng)。