伺服驱动器工作原理及基本要求.docx

伺服驱动器⼯作原理及基本要求

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。

基本要求

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。
来源：运控伺服