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伺服驱动器的工作原理

目前,主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心,可以实现比较复杂的控制算法,实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块(IPM)为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。


功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流,得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电,再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。整流单元(AC-DC)主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。


随着伺服系统的大规模应用,伺服驱动器使用、伺服驱动器调试、伺服驱动器维修都是伺服驱动器在当今比较重要的技术课题,越来越多工控技术服务商对伺服驱动器进行了技术深层次研究。


伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分,被广泛应用于工业机器人及数控加工中心等自动化设备中。尤其是应用于控制交流永磁同步电机的伺服驱动器已经成为国内外研究热点。当前交流伺服驱动器设计中普遍采用基于矢量控制的电流、速度、位置3闭环控制算法。该算法中速度闭环设计合理与否,对于整个伺服控制系统,特别是速度控制性能的发挥起到关键作用。


伺服进给系统的要求

1、调速范围宽

2、定位精度高

3、有足够的传动刚性和高的速度稳定性

4、快速响应,无超调

为了保证生产率和加工质量,除了要求有较高的定位精度外,还要求有良好的快速响应特性,即要求跟踪指令信号的响应要快,因为数控系统在启动、制动时,要求加、减加速度足够大,缩短进给系统的过渡过程时间,减小轮廓过渡误差。


5、低速大转矩,过载能力强

一般来说,伺服驱动器具有数分钟甚至半小时内1.5倍以上的过载能力,在短时间内可以过载4~6倍而不损坏。


6、可靠性高

要求数控机床的进给驱动系统可靠性高、工作稳定性好,具有较强的温度、湿度、振动等环境适应能力和很强的抗干扰的能力。


对电机的要求

1、从最低速到最高速电机都能平稳运转,转矩波动要小,尤其在低速如0.1r/min或更低速时,仍有平稳的速度而无爬行现象。

2、电机应具有大的较长时间的过载能力,以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4~6倍而不损坏。

3、为了满足快速响应的要求,电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩,并具有尽可能小的时间常数和启动电压。

4、电机应能承受频繁启、制动和反转。


 

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