伺服系统控制中再生电阻的配置计算

摘   要：本文介绍了再生电阻的重要性，并提出选配一个合适的再生电阻是搭建一套伺服系统的重要任务。

1.引言

再生电阻在具有回馈特性的伺服系统中有非常重要的作用，一个不合适的再生电阻可能导致系统过载停机，过载电阻损坏，一旦失去再生电阻的保护接下来将会损坏的是母线电容和功率逆变模块，因此选配一个合适的再生电阻是搭建一套伺服系统的重要任务。

由于放电策略的不同即，计算方式可能有很多种，本文提出一种较为工程化的估算方法，忽略一些复杂的运算。不同的速度规划和放电策略对应不同的计算方法，这里为了简化计算我们做以下假设：

①假设减速过程中减速度为常数，机械摩擦力不变，电流不变。

②减速减速开始时母线电压为，Uclamp在触发放电，在URegenStop停止放电。

③假设一次减速过程只放电一次，再生电阻一旦触发就持续放电。

2.单轴为例计算

2.1母线容量计算

其中：Ec—母线在正常电压之外的可以进一步吸收的能量

Unom—母线工作电压

Uclamp—母线安全电压，开始放电的阀值

以ACS驱控一体控制器SPiiPlusCMba/hp为例：

则没有必要选配再生电阻，反之就需要选配再生电阻。

2.6再生电阻参数确定

如果EM>Ec，就需要计算再生电阻的参数由于回馈放电模块的闭环作用，在减速结束之后母线电压维持在URegenStop，则整个减速过程中，从开始减速到减速结束时，母线增加的储能为E∆。

其中，URegenStop为再生电路停止工作的电压阀值(Unom从开始减速到母线充电饱和，系统回馈给母线的总能量： 

其中：DEC—减速度tstartRegen—从开始减速到触发放电的时间vstartRegen—触发再生电阻放电时的速度

将tstartRegen带入，求解一元二次方程可以得到vstartRegen，再生电阻工作的时间为：

整个减速过程中再生电阻消耗的能量：

开启再生电阻时刻，至少要保证母线电压不再升高，根据功率平衡原则得到：

我们可以得到电阻的参考参数：

则电阻的峰值功率：

平均功率：

其中，tAverage为平均减速周期。

3.多轴共母线的控制方案的计算方法

最严重的情况就是多轴同时减速，计算方法如下：

4.其他可能的影响

速度规划的影响：T型规划与S型规划，甚至高阶规划会对回馈过程产生影响，对于高阶速度规划的情况计算会非常复杂，总体来说回馈曲线会比T型规划柔和，但是差别不会很大。如果要更精确估计，最好的办法是通过辅助软件构造模型进行仿真，例如simulink仿真。