伺服驱动器是用来控制伺服电机的一种控制器,伺服驱动器其作用类似于变频器作用于普通交流马达,属于伺服系统的一部分。
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,事项数字化、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。
伺服驱动器一般可以采用位置、速度和力矩三种控制方式,主要应用于高精度的定位系统,目前是传动技术的高端。
直流伺服驱动系统的特性
一个较完整的直流伺服驱动控制系统,包括传动机械在内,其控制方块图如图6所示。中央的虚线部份为直流伺服电机的
选型步骤大体如下:
1.需求分析。
确定转速、转矩、转速精度或定位精度、安装尺寸、是否需要闭环、成本;
2.选择电机。
首先确定电机类型;
然后根据转速、转矩、安装尺寸选择电机;
3.选择反馈元件
根据是否需要闭环,决定是否选用反馈元件,如编码器、测速机、旋变等;
根据转速精度或定位精度选择反馈元件的类型及参数。
4.选择驱动器。
根据电机功率,和以上综合因素选择驱动器;
选择驱动器时,不仅需考虑和电机的匹配,还需考 虑控制方式。选择适合自己控制器的控制方式,也很重要。
主要视具体应用情况而定,简单地说要确定:负载的性质(如水平还是垂直负载等),转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求,上位控制要求(如对端口界面和通讯方面的要求),主要控制方式是位置、转矩还是速度方式。供电电源是直流还是交流电源,或电池供电,电压范围。据此以确定电机和配用驱动器或控制器的型号。
伺服系统分直流伺服和交流伺服。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。
有刷电机成本低,结构简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护方便(换碳刷),产生电磁干扰,对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。
无刷电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定。控制复杂,容易实现智能化,其电子换相方式灵活,可以方波换相或正弦波换相。电机免维护,效率很高,运行温度低,电磁辐射很小,长寿命,可用于各种环境。
交流伺服电机也是无刷电机,分为同步和异步电机,目前运动控制中一般都用同步电机,它的功率范围大,可以做到很大的功率。大惯量,较高转动速度低,且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。