伺服驱动器的工作原理

1、伺服驱动器的工作原理    随着全数字式沟通伺服系统的消灭，沟通伺服电机也越来越多地应用于数字把握系统中。为了适应数字把握的进展趋势，运动把握系统中大多接受全数字式沟通伺服电机作为执行电动机。在把握方式上用脉冲串和方向信号实现。一般伺服都有三种把握方式：速度把握方式，转矩把握方式，位置把握方式 。速度把握和转矩把握都是用模拟量来把握的。位置把握是通过发脉冲来把握的。具体接受什么把握方式要依据客户的要求，满足何种运动功能来选择。假如您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。假如对位置和速度有肯定的精度要求，而对实时转矩不是很关怀，用转矩模

2、式不太便利，用速度或位置模式比较好。假如上位把握器有比较好的死循环把握功能，用速度把握效果会好一点。假如本身要求不是很高，或者，基本没有实时性的要求，用位置把握方式对上位把握器没有很高的要求。就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对把握信号的响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对把握信号的响应最慢。对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。那么假如把握器本身的运算速度很慢（比如PLC，或低端运动把握器），就用位置方式把握。假如把握器运算速度比较快，可以用速度方式，把位置环从驱动器移到把握器上，削减驱动器的工作量，提高效率（比如大部分中高端运动把握器）；假如有更

3、好的上位把握器，还可以用转矩方式把握，把速度环也从驱动器上移开，这一般只是高端专用把握器才能这么干，而且，这时完全不需要使用伺服电机。换一种说法是：1、转矩把握：转矩把握方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为例如10V对应5Nm的话，当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:假如电机轴负载低于2.5Nm时电机正转，外部负载等于2.5Nm时电机不转，大于2.5Nm时电机反转（通常在有重力负载状况下产生）。可以通过实时的转变模拟量的设定来转变设定的力矩大小，也可通过通讯方式转变对应的地址的数值来实现。应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放

4、卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要依据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而转变。2、位置把握：位置把握模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的把握，所以一般应用于定位装置。应用领域如数控机床、印刷机械等等。3、速度模式：通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的把握，在有上位把握装置的外环PID把握时速度模式也可以进行定位，但必需把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位回馈以做运算用。位置模式也支持直接负

5、载外环检测位置信号，此时的电机轴端的编码器只检测电机转速，位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来供应了，这样的优点在于可以削减中间传动过程中的误差，增加了整个系统的定位精度。伺服的基本概念是精确、精确、快速定位。变频是伺服把握的一个必需的内部环节，伺服驱动器中同样存在变频（要进行无级调速）。但伺服将电流环速度环或者位置环都闭合进行把握，这是很大的区分。除此外，伺服电机的构造与一般电机是有区分的，要满足快速响应和精确定位。现在市面上流通的沟通伺服电机多为永磁同步沟通伺服，但这种电机受工艺限制，很难做到很大的功率，十几KW以上的同步伺服价格及其昂贵，这样在现场应用允许的状况下多接受沟通异步伺服，

6、这时很多驱动器就是高端变频器，带编码器回馈死循环把握。所谓伺服就是要满足精确、精确、快速定位，只要满足就不存在伺服变频之争。一、两者的共同点：沟通伺服的技术本身就是借鉴并应用了变频的技术，在直流电机的伺服把握的基础上通过变频的PWM方式仿照直流电机的把握方式来实现的，也就是说沟通伺服电机必定有变频的这一环节：变频就是将工频的50、60HZ的沟通电先整流成直流电，然后通过可把握门极的各类晶体管（IGBT，IGCT等）通过载波频率和PWM调整逆变为频率可调的波形类似于正余弦的脉动电，由于频率可调，所以沟通电机的速度就可调了（n=60f/p ，n转速，f频率， p极对数）二、谈谈变频器：简洁的变频器

7、只能调整沟通电机的速度，这时可以开环也可以死循环要视把握方式和变频器而定，这就是传统意义上的V/F把握方式。现在很多的变频已经通过数学模型的建立，将沟通电机的定子磁场UVW3相转化为可以把握电机转速和转矩的两个电流的重量，现在大多数能进行力矩把握的有名品牌的变频器都是接受这样方式把握力矩，UVW每相的输出要加霍尔效应的电流检测装置，采样回馈后构成死循环负反馈的电流环的PID调整；ABB的变频又提出和这样方式不同的直接转矩把握技术，具体请查阅有关数据。这样可以既把握电机的速度也可把握电机的力矩，而且速度的把握精度优于v/f把握，编码器回馈也可加可不加，加的时候把握精度和响应特性要好很多。三、谈谈

8、伺服：驱动器方面：伺服驱动器在进展了变频技术的前提下，在驱动器内部的电流环，速度环和位置环（变频器没有该环）都进行了比一般变频更精确的把握技术和算法运算，在功能上也比传统的变频强大很多，主要的一点可以进行精确的位置把握。通过上位把握器发送的脉冲序列来把握速度和位置（当然也有些伺服内部集成了把握单元或通过总线通讯的方式直接将位置和速度等参数设定在驱动器里），驱动器内部的算法和更快更精确的计算以及性能更优良的电子器件使之更优越于变频器。电机方面：伺服电机的材料、结构和加工工艺要远远高于变频器驱动的沟通电机（一般沟通电机或恒力矩、恒功率等各类变频电机），也就是说当驱动器输出电流、电压、频率变化很快的

9、电源时，伺服电机就能依据电源变化产生响应的动作变化，响应特性和抗超载力量远远高于变频器驱动的沟通电机，电机方面的严峻差异也是两者性能不同的根本。就是说不是变频器输出不了变化那么快的电源信号，而是电机本身就反应不了，所以在变频的内部算法设定时为了爱护电机做了相应的超载设定。当然即使不设定变频器的输出力量还是有限的，有些性能优良的变频器就可以直接驱动伺服电机！四、谈谈沟通电机：沟通电机一般分为同步和异步电机1、沟通同步电机：就是转子是由永磁材料构成，所以转动后，随着电机的定子旋转磁场的变化，转子也做响应频率的速度变化，而且转子速度=定子速度，所以称“同步”。2、沟通异步电机：转子由感应线圈和材料构成。转动后，定子产生旋转磁场，磁场切割定子的感应线圈，转子线圈产生感应电流，进而转子产生感应磁场，感应磁场追随定子旋转磁场的变化，但转子的磁场变化永久小于定子的变化，一旦等于就没有变化的磁场切割转子的感应线圈，转子线圈中也就没有了感应电流，转子磁场消逝，转子失速又与定子产生速度差又重新获得感应电流。所以在沟通异步电机里有个关键的参数是转差率就是转子与定子的速度差的比率。3、对应沟通同步和异步电机变频器就有相映的同步变频器和异步变频器，伺服电机也有沟