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          伺服驅動器的選擇和技術參數數據

          文章作者:伺服維修 發布日期: 瀏覽次數:
          伺服驅動器的選擇和技術參數數據

          在工作中怎樣選擇合適的伺服驅動器


           伺服驅動器是用來控制伺服電機的一種控制器,伺服驅動器其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達,屬于伺服系統的一部分,那我們怎么選擇伺服驅動器呢。

            目前主流的伺服驅動器均采用數字信號處理器(DSP)作為控制核心,可以實現比較復雜的控制算法,事項數字化、網絡化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模塊(IPM)為核心設計的驅動電路,IPM內部集成了驅動電路,同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護電路,在主回路中還加入軟啟動電路,以減小啟動過程對驅動器的沖擊。



           伺服驅動器的規格與選擇

            伺服驅動系統的應用非常廣泛,舉凡需要做速度控制、位置控制、軌跡控制、追蹤控制與同步運轉控制等場合,都是它主要的應用范圍。在不同的運用場合雖然要求的特性規格與操作界面會有所不同,但其應用方法與控制原理可說是大同小異。本文將說明直流伺服驅動系統的組成,伺服系統要求規格,驅動器的規格、型式、特性與工作原理,較后再介紹一些應用實例。

            一個伺服電機驅動系統的基本結構如圖1所示,通常包含三個主要部份:伺服電動機、速度回路驅動器與位置回路控制器。伺服電機可根據應用的需要而決定是否加裝轉速計(tachometer)、光編碼器(photo encoder)或剎車(braker)。

            一般商品化的伺服驅動器即是指速度回路驅動器,其中包含了功率放大器與速度回路控制器,并包含適當的應用界面電路,因而能夠根據應用場合做適當的組合。位置控制器一般包含位置控制器與計算機或數字界面,亦包含一些較高層次的位置命令與參數調整等界面設定,通常為一可單獨銷售的產品。


          減定規格(wave factor) 或稱之為 derating factor 為波形率(form factor)的倒數。

            直流伺服驅動器的wave factor系指其輸 出電流的平均值與rms的比值,其越接近1越好,這表示其漣波電流越小,所造成的rms扭矩損也就越小,因此系統的效率也就越高。

            大多數的直流伺服驅動器均為模擬電壓的轉速輸入命令,輸入命令電壓通常介于±10V,輸入阻抗通常為10KΩ。一般工業級伺服驅動器的瞬時較大輸出電流約為其額定輸出電流的2~3倍,瞬時較大輸出電流直接關系到驅動系統的加速能力、伺服剛性與頻寬,因此是重要的性能指針。

            在選定伺服驅動器時,其速度控制范圍與速度調節(speed regulation)的能力亦是重要的考慮因素。速度控制范圍直接影響到低速與高速運動的能力,一般的伺服驅動器其速控比(較高轉速/較低轉速)通常大于1000。

            速度調節主要是指在環境變動或負載波動下其維持定速的能力,定義的項目通常包含:負載變動、電源電壓變動與溫度變動。反應時間(response time)為瞬時響應的重要指標,0-1000 rpm的反應時間為一般參考標準。

            在額定負載下的較高轉速反應時間,在設計位置回路控制器時亦為重要的參考指標。加減速特性主要指在較高轉速的步階響應其加減速的特性,圖2(a)為直線一段加減速,圖2(b)為直線兩段加減速, 圖2(c)為指數曲線加減速。一般的伺服驅動器均為直線一段線性加速,但亦可根據實際應用需要選擇不同加速曲線的驅動器,或在外回路位置控制加以修改。



          選擇合適的伺服電機系統需要知道的技術數據有:

            1。力矩范圍 中小力矩(一般在20Nm以下) 小中大,全范圍

            2。速度范圍 低(一般在2000RPM以下,大力矩電機小于1000RPM) 高(可達5000RPM),直流伺服電機更可達1~2萬轉/分

            3??刂品绞?主要是位置控制 多樣化智能化的控制方式,位置/轉速/轉矩方式

            4。。平滑性 低速時有振動(但用細分型驅動器則可明顯改善) 好,運行平滑

            5。精度 一般較低,細分型驅動時較高 高(具體要看反饋裝置的分辨率)

            6。矩頻特性 高速時,力矩下降快 力矩特性好,特性較硬

            7。過載特性 過載時會失步 可3~10倍過載(短時)

            8。反饋方式 大多數為開環控制,也可接編碼器,防止失步 閉環方式,編碼器反饋

            9。編碼器類型 - 光電型旋轉編碼器(增量型/絕對值型),旋轉變壓器型

            10。響應速度 一般 快

            11。耐振動 好 一般(旋轉變壓器型可耐振動)

            12。溫升 運行溫度高 一般

            13。維護性 基本可以免維護 較好

            14。價格 低 高


            伺服系統分直流伺服和交流伺服。直流伺服電機分為有刷和無刷電機。

            有刷電機成本低,結構簡單,啟動轉矩大,調速范圍寬,控制容易,需要維護,但維護方便(換碳刷),產生電磁干擾,對環境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業和民用場合。

            無刷電機體積小,重量輕,出力大,響應快,速度高,慣量小,轉動平滑,力矩穩定??刂茝碗s,容易實現智能化,其電子換相方式靈活,可以方波換相或正弦波換相。電機免維護,效率很高,運行溫度低,電磁輻射很小,長壽命,可用于各種環境。

            交流伺服電機也是無刷電機,分為同步和異步電機,目前運動控制中一般都用同步電機,它的功率范圍大,可以做到很大的功率。大慣量,較高轉動速度低,且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩運行的應用,以上就是關于怎么選擇伺服驅動器的介紹。


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