伺服驱动器的工作原理.docx

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1、伺服驱动器的工作原理随着全数字式沟通伺服系统的出现，沟通伺服电机也越来越多地应用于数字限制系统中。为了适应数字限制的发展趋势，运动限制系统中大多采纳全数字式沟通伺服电机作为执行电动机。在限制方式上用脉冲串和方向信号实现.一般伺服都有三种限制方式：速度限制方式，转矩限制方式，位置限制方式。速度限制和转矩限制都是用模拟量来限制的。位置限制是通过发脉冲来限制的.详细采纳什么限制方式要依据客户的要求，满意何种运动功能来选择。假如您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。假如对位置和速度有肯定的精度要求，而对实时转矩不是很关切，用转矩模式不太便利，用速度或位模式比较好。假如上

2、位限制需有比较好的死循环限制功能，用速度限制效果会好一点.假如本身要求不是很高，或者，基本没有实时性的要求，用位置限制方式对上位限制器没有很高的要求.就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对限制信号的响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对限制信号的响应最慢。对运动中的动态性能有比较高的要求时，须要实时对电机进行调整。那么假如限制器本身的运算速度很慢（比如P1.G或低端运动限制器），就用位置方式限制.假如限制器运算速度比较快，可以用速度方式，把位置环从驱动器移到限制器上，削减驱动器的工作量，提高效率（比如大部分中高端运动限制舞）:假如有更好的上位限制器,还可以用转矩方式限制，把速

3、度环也从驱动器上移开，这一般只是高端专用限制器才能这么干，而且，这时完全不须要运用伺服电机。换一种说法是I1、转矩限制：转矩限制方式是通过外部模拟量的输入或干脆的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，详细表现为例如10V对应5Nm的话，当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:假如电机轴负载低于2.5Nm时电机正转,外部负载等于2.5Nm时电机不转，大于2.5Nm时电机反转（通常在有重力负或状况下产生）。可以通过实时的变更模拟量的设定来变更设定的力矩大小,也可通过通讯方式变更对应的地址的数值来实现。应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩

4、的设定要依据缠绕的半径的变更随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变更而变更.2、位置限制：位限制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式干脆对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的限制，所以一般应用于定位装置。应用领域如数控机床、印刷机械等等。3、速度模式：通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的限制，在有上位限制装置的外环PID限制时速度模式也可以进行定位,但必需把电机的位置信号或干脆负载的位置信号给上位回馈以做运算用。位置模式也支持干脆负羲外环检测位置信号，此时的电机轴端的编码器只

5、检测电机转速,位置信号就由干脆的最终负载端的检测装置来供应了，这样的优点在于可以削减中间传动过程中的误差,增加了整个系统的定位精度.伺服的基本概念是精确、精确、快速定位。变频是伺服限制的一个必需的内部环节，伺服驱动器中同样存在变频（要进行无级调速）但伺服将电流环速度环或者位环都闭合进行限制，这是很大的区分。除此外，伺服电机的构造与一般电机是有区分的，要满意快速响应和精确定位。现在市面上流通的沟通伺服电机多为永磁同步沟通伺服,但这种电机受工艺限制，很难做到很大的功率，十几KW以上的同步伺服价格及其昂贵,这样在现场应用允许的状况下多采纳沟通异步伺服，这时许多驱动器就是高端变频器，带编码器回馈死循环

6、限制。所谓伺服就是要满意精确、精确、快速定位，只要满意就不存在伺服变频之争。一、两者的共同点：沟通伺服的技术本身就是借鉴并应用了变频的技术,在直流电机的伺服限制的基础上通过变频的PWM方式仿照直流电机的限制方式来实现的，也就是说沟通伺服电机必定有变频的这一环节I变频就是将工频的50、60HZ的沟通电先整流成直流电，然后通过可限制门极的各类晶体管（IGBT,IGCT等）通过载波频率和PWM调整逆变为频率可调的波形类似于正余弦的脉动电，由于频率可调，所以沟通电机的速度就可调了（n=60fp,n转速，f频率，P极对数）二、谈谈变频器：倚洁的变频器只能调整沟通电机的速度,这时可以开环也可以死循环要视限

7、制方式和变频器而定，这就是传统意义上的V/F限制方式。现在许多的变频已经通过数学模型的建立，将沟通电机的定子磁场UVW3相转化为可以限制电机转速和转矩的两个电流的重置,现在大多数能进行力矩限制的闻名品牌的变频器都是采纳这样方式限制力矩，UVW每相的输出要加霍尔效应的电流检测装置，采样回馈后构成死循环负反馈的电流环的PID调整IABB的变频又提出和这样方式不同的干脆转矩限制技术，详细请查阅有关数据。这样可以既限制电机的速度也可限制电机的力矩，而且速度的限制精度优于v/f限制，编码器回馈也可加可不加，加的时候限制精度和响应特性要好许多三、谈谈伺服：驱动器方面：伺服驱动器在发展了变频技术的前提下，在

8、驱动器内部的电流环，速度环和位置环（变频器没有该环）都进行了比一般变频更精确的限制技术和算法运算，在功能上也比传统的变频强大许多，主要的一点可以进行精确的位置限制。通过上位限制器发送的脉冲序列来限制速度和位置（当然也有些伺服内部集成了限制单元或通过总线通讯的方式干脆将位置和速度等参数设定在驱动器里），驱动器内部的算法和更快更精确的计算以及性能更优良的电子器件使之更优越于变频器。电机方面I伺服电机的材料、结构和加工工艺要远远高于变频器驱动的沟通电机（一般沟通电机或恒力矩、恒功率等各类变频电机），也就是说当驱动器输出电流、电压、频率变更很快的电源时，伺服电机就能依据电源变更产生响应的动作变更,响应

9、特性和抗超载实力远远高于变频器驱动的沟通电机，电机方面的严峻差异也是两者性能不同的根本.就是说不是变频器输出不了变更那么快的电源信号，而是电机本身就反应不了,所以在变频的内部算法设定时为了爱护电机做了相应的超载设定。当然即使不设定变频器的输出实力还是有限的，有些性能优良的变频器就可以干脆驱动伺服电机！【！四、谈谈沟通电机：沟通电机一般分为同步和异步电机1、沟通同步电机：就是转子是由永磁材料构成，所以转动后，随着电机的定子旋转磁场的变更，转子也做响应频率的速度变更，而且转子速度=定子速度，所以称“同步”。2、沟通异步电机I转子由感应线圈和材料构成.转动后，定子产生旋转磁场，磁场切割定子的感应线圈

10、，转子线图产生感应电流，进而转子产生感应磁场，感应磁场追随定子旋转磁场的变更，但转子的磁场变更恒久小于定子的变更,一旦等于就没有变更的磁场切割转子的感应线圈，转子线圈中也就没有了感应电流，转子磁场消逝，转子失速又与定子产生速度差又重新获得感应电流。所以在沟通异步电机里有个关键的参数是转差率就是转子与定子的速度差的比率.3、对应沟通同步和异步电机变频器就有相映的同步变频器和异步变频器，伺服电机也有沟通同步伺服和沟通异步伺服，当然变频器里沟通异步变频常见，伺服则沟通同步伺服常见.五、应用由于变频器和伺服在性能和功能上的不同，所以应用也不大相同：1、在速度限制和力矩限制的场合要求不是很高的一般用变频器，也有在上位加位置回馈信号构成死循环用变频进行位置限制的,精度和响应都不高。现有些变频也接受脉