伺服驅(qū)動器是用來控制伺服電機(jī)的一種控制器,伺服驅(qū)動器其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達(dá),屬于伺服系統(tǒng)的一部分,那我們怎么選擇伺服驅(qū)動器呢?下面富士伺服教你怎樣選擇伺服驅(qū)動器.
目前主流的伺服驅(qū)動器均采用數(shù)字信號處理器(DSP)作為控制核心,可以實現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法,事項數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)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(shè)計的驅(qū)動電路,IPM內(nèi)部集成了驅(qū)動電路,同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護(hù)電路,在主回路中還加入軟啟動電路,以減小啟動過程對驅(qū)動器的沖擊;功率驅(qū)動單元首先通過三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流,得到相應(yīng)的直流電。經(jīng)過整流好的三相電或市電,再通過三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來驅(qū)動三相永磁式同步交流伺服電機(jī)。功率驅(qū)動單元的整個過程可以簡單的說就是AC-DC-AC的過程。整流單元(AC-DC)主要的拓?fù)潆娐肥侨嗳珮虿豢卣麟娐?。伺服?qū)動器一般可以采用位置、速度和力矩三種控制方式,主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng),目前是傳動技術(shù)的高端。
富士伺服驅(qū)動器特點(diǎn)
1.實現(xiàn)高速、高精度定位,1500Hz響應(yīng)頻率;
2.電機(jī)最高轉(zhuǎn)速速度可達(dá)6000r/min,符合IP67;
3.高分辨率編碼器18位ABS/INC 262,144脈沖,20位 INC 1,048,576脈沖;
4.在維持高性能的同時,實現(xiàn)更高的性價比;
5.以升級的自動調(diào)諧、強(qiáng)勁性能實現(xiàn)史無前例的便捷調(diào)整,對低剛性的裝置也可進(jìn)行最適當(dāng)?shù)恼{(diào)諧;
6.即使機(jī)械經(jīng)多年變化或裝置存在不同的差異,也不發(fā)生震蕩而是實現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)行;
7.具有2個自動陷波器,設(shè)置頻率是10-4000Hz;
8.制振濾波器有4個,設(shè)置頻率1-300Hz;
9.具有內(nèi)部定位功能,可以通過Modbus-RTU的定位運(yùn)行(立即值數(shù)據(jù))、Di/Do信號進(jìn)行定位運(yùn)行(定位數(shù)據(jù)15點(diǎn));
10.長壽命設(shè)計、ABS電池簡單交換、對應(yīng)CE標(biāo)志和UL/cUL、符合RoHS指令。
伺服驅(qū)動器的規(guī)格與選擇
伺服驅(qū)動系統(tǒng)的應(yīng)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(yùn)轉(zhuǎn)控制等場合,都是它主要的應(yīng)用范圍。在不同的運(yùn)用場合雖然要求的特性規(guī)格與操作界面會有所不同,但其應(yīng)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(qū)動系統(tǒng)的組成,伺服系統(tǒng)要求規(guī)格,驅(qū)動器的規(guī)格、型式、特性與工作原理,最后再介紹一些應(yīng)用實例。
伺服電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)通常包含三個主要部份:伺服電動機(jī)、速度回路驅(qū)動器與位置回路控制器。伺服電機(jī)可根據(jù)應(yīng)用的需要而決定是否加裝轉(zhuǎn)速計(tachometer)、光編碼器(photo encoder)或剎車(braker)。一般商品化的伺服驅(qū)動器即是指速度回路驅(qū)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(dāng)?shù)膽?yīng)用界面電路,因而能夠根據(jù)應(yīng)用場合做適當(dāng)?shù)慕M合。位置控制器一般包含位置控制器與計算機(jī)或數(shù)字界面,亦包含一些較高層次的位置命令與參數(shù)調(diào)整等界面設(shè)定,通常為一可單獨(dú)銷售的產(chǎn)品。
直流伺服驅(qū)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?fù)p也就越小,因此系統(tǒng)的效率也就越高。大多數(shù)的直流伺服驅(qū)動器均為模擬電壓的轉(zhuǎn)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(yè)級伺服驅(qū)動器的瞬時最大輸出電流約為其額定輸出電流的2~3倍,瞬時最大輸出電流直接關(guān)系到驅(qū)動系統(tǒng)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(qū)動器時,其速度控制范圍與速度調(diào)節(jié)(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(yùn)動的能力,一般的伺服驅(qū)動器其速控比(最高轉(zhuǎn)速/最低轉(zhuǎn)速)通常大于1000。速度調(diào)節(jié)主要是指在環(huán)境變動或負(fù)載波動下其維持定速的能力,定義的項目通常包含:負(fù)載變動、電源電壓變動與溫度變動。反應(yīng)時間(response time)為瞬時響應(yīng)的重要指標(biāo),0-1000 rpm的反應(yīng)時間為一般參考標(biāo)準(zhǔn)。
由于伺服驅(qū)動系統(tǒng)大多應(yīng)用于高精密快速響應(yīng)的轉(zhuǎn)速或位置控制系統(tǒng),因此其閉回路特性就相當(dāng)重要,表1的閉回路特性包含了:位置剛度、時的回路增益與最高轉(zhuǎn)速時的回路增益。
直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的特性
一個較完整的直流伺服驅(qū)動控制系統(tǒng),包括傳動機(jī)械在內(nèi),其控制方塊圖如圖6所示。中央的虛線部份為直流伺服電機(jī)的選型步驟大體如下:
1.需求分析;確定轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速精度或定位精度、安裝尺寸、是否需要閉環(huán)、成本;
2.選擇電機(jī):首先確定電機(jī)類型;然后根據(jù)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、安裝尺寸選擇電機(jī);
3.選擇反饋元件:根據(jù)是否需要閉環(huán),決定是否選用反饋元件,如編碼器、測速機(jī)、旋變等;根據(jù)轉(zhuǎn)速精度或定位精度選擇反饋元件的類型及參數(shù)。
4.選擇驅(qū)動器:根據(jù)電機(jī)功率,和以上綜合因素選擇驅(qū)動器;選擇驅(qū)動器時,不僅需考慮和電機(jī)的匹配,還需考 慮控制方式。選擇適合自己控制器的控制方式,也很重要。
主要視具體應(yīng)用情況而定,簡單地說要確定:負(fù)載的性質(zhì)(如水平還是垂直負(fù)載等),轉(zhuǎn)矩、慣量、轉(zhuǎn)速、精度、加減速等要求,上位控制要求(如對端口界面和通訊方面的要求),主要控制方式是位置、轉(zhuǎn)矩還是速度方式。供電電源是直流還是交流電源,或電池供電,電壓范圍。據(jù)此以確定電機(jī)和配用驅(qū)動器或控制器的型號。
選擇合適的伺服電機(jī)系統(tǒng)需要知道的技術(shù)數(shù)據(jù)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(jī)小于1000RPM) 高(可達(dá)5000RPM),直流伺服電機(jī)更可達(dá)1~2萬轉(zhuǎn)/分
3.控制方式 主要是位置控制 多樣化智能化的控制方式,位置/轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩方式
4.平滑性 低速時有振動(但用細(xì)分型驅(qū)動器則可明顯改善) 好,運(yùn)行平滑
5.精度 一般較低,細(xì)分型驅(qū)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(shù)為開環(huán)控制,也可接編碼器,防止失步 閉環(huán)方式,編碼器反饋
9.編碼器類型 - 光電型旋轉(zhuǎn)編碼器(增量型/絕對值型),旋轉(zhuǎn)變壓器型
10.響應(yīng)速度一般快
11.耐振動好 一般(旋轉(zhuǎn)變壓器型可耐振動)
12.溫升運(yùn)行溫度高一般
13.維護(hù)性基本可以免維護(hù)較好
14.價格低高
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