伺服驱动器又称“伺服控制器”、“伺服放大器”,是用来控制伺服电机的控制器。它们的功能与普通交流电机上的变频器类似,属于伺服系统的一部分。主要应用于高精度定位系统。通常,伺服电机通过位置、速度和扭矩三种方式进行控制,以实现传动系统的高精度定位。是目前传动技术中的高端产品。
基本介绍
伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分,广泛应用于工业机器人、数控加工中心等自动化设备中。特别是用于控制交流永磁同步电机的伺服驱动器已成为国内外的研究热点。目前,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、位置闭环控制算法。该算法中速度闭环设计是否合理,对整个伺服控制系统的性能,尤其是速度控制性能起着关键作用。
在伺服驱动器速度闭环中,电机转子的实时测速精度对于改善速度环速度控制的动、静态特性至关重要。为了寻求测量精度和系统成本之间的平衡,一般采用增量式光电编码器作为测速传感器,相应的常用测速方法是M/T测速方法。 M/T速度测量方法虽然具有一定的测量精度和较宽的测量范围,但该方法也有其固有的缺陷,主要包括:
1)在测速周期内必须至少检测到一个完整的码盘脉冲,这限制了最低可测速度;
2)用于测速的两个控制系统定时器开关很难保持严格的同步,在速度变化较大的测量场合无法保证测速精度。因此,采用这种测速方法的传统速度环设计很难提高伺服驱动器的速度跟随和控制性能。
工作准则
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。
可以实现相对复杂的控制算法,实现数字化、网络化、智能化。功率器件一般采用以智能功率模块(IPM)为核心设计的驱动电路。 IPM集成了驱动电路,并具有过压、过流、过热、欠压等故障检测和保护电路。主电路中还添加了软件。启动电路,减少启动过程对驱动器的影响。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市电进行整流,得到相应的直流电。整流后的三相电或市电再通过三相正弦PWM电压逆变器转换为频率,驱动三相永磁同步交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单地说是AC-DC-AC过程。整流单元(AC-DC)的主要拓扑电路为三相全桥不控整流电路。
随着伺服系统的大规模应用,伺服驱动器的使用、伺服驱动器的调试、伺服驱动器的维护等都是当今伺服驱动器的重要技术问题。越来越多的工控技术服务商对伺服驱动器进行了深入的技术研究。
伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分,广泛应用于工业机器人、数控加工中心等自动化设备中。特别是用于控制交流永磁同步电机的伺服驱动器已成为国内外的研究热点。目前,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、位置闭环控制算法。该算法中速度闭环设计是否合理,对整个伺服控制系统的性能,尤其是速度控制性能起着关键作用。
伺服进给系统要求
1、调速范围宽
2、定位精度高
3、足够的传动刚性和高速稳定性
4、响应速度快,无超调
为了保证生产率和加工质量,除了要求定位精度高外,还要求有良好的快速响应特性,即对跟踪指令信号的响应必须快,因为数控系统在启动和运行时需要加减法。制动。加速度足够大,可以缩短进给系统的过渡过程时间,减少轮廓过渡误差。
5.低速大扭矩,过载能力强
一般来说,伺服驱动器在几分钟甚至半小时内具有1.5倍以上的过载能力,并且可以在短时间内过载4至6次而不损坏。
6、可靠性高
数控机床的进给驱动系统要求可靠性高,工作稳定性好,对温度、湿度、振动等环境的适应能力强,抗干扰能力强。
对电机的要求
1、电机从最低转速到最高转速都能平稳运行,扭矩波动要小。尤其是在0.1r/min以下等低速时,仍有稳定的转速,不会出现爬行现象。
2、电机应具有较大、长期的过载能力,以满足低速、大扭矩的要求。一般要求直流伺服电机在几分钟内过载4~6次而不损坏。
3、为了满足快速响应的要求,电机应具有较小的转动惯量和较大的堵转转矩,并具有尽可能小的时间常数和启动电压。
4、电动机应能承受频繁的起动、制动和正反转。
伺服驱动器常见故障及解决方法
1. LED灯呈绿色,但电机不转动。
(1)故障原因:电机一个或多个方向禁止运转。
解决办法:检查+INHIBIT和-INHIBIT端口。
(2) 故障原因:指令信号未连接到驱动器信号地。
解决办法:将命令信号地连接到驱动器信号地。
2. 上电后,驱动器LED灯不亮。
故障原因:电源电压过低,低于最低电压要求。
解决方法:检查并提高电源电压。
3.电机转动时LED灯闪烁
(1)故障原因:HALL相位错误。
解决方法:检查电机相位设置开关是否正确。
(2)故障原因:HALL传感器故障。
解决办法:检测电机转动时霍尔A、霍尔B、霍尔C的电压。电压值应在5VDC 和0 之间。
4. LED灯常亮红色
故障原因:有故障。
解决方案:原因: 过压、欠压、短路、过热、驱动器禁用、HALL 无效。
5、电机堵转
(1)故障原因:速度反馈极性错误。
方法:
A。如果可能,将位置反馈极性开关移至另一个位置。 (在某些驱动器上可以)
b.如果使用转速计,交换驱动器上的TACH+ 和TACH-。
C。如果使用编码器,请交换驱动器上的ENC A 和ENC B。
d.如果是HALL速度模式,交换驱动器上的HALL-1和HALL-3,然后交换Motor-A和Motor-B。
(2)故障原因:编码器速度反馈时,编码器电源断电。
解决方法:检查5V编码器电源连接。确保电源能够提供足够的电流。如果使用外部电源,请确保该电压连接到驱动器信号地。
6. 电机在一个方向上的运行速度比另一方向上的运行速度快。
(1)故障原因:无刷电机相位错误。
解决办法:检测或找出正确的相位。
(2)故障原因:不进行测试时,测试/偏差开关处于测试位置。
解决方法:将测试/偏差开关旋至偏差位置。
(3)故障原因:偏差电位器位置不正确。
解决方法:重置。
7、用示波器查看驱动器电流监测输出时,发现充满了噪声,无法读取。
故障原因:电流监测输出端子未与交流电源(变压器)隔离。
处理方法:可以用直流电压表检测观察。
8、伺服电机高速旋转时,出现电机偏差计数器溢出错误。怎么处理呢?
(1)故障原因:高速旋转时出现电机偏差计数器溢出错误;
解决方法:检查电机动力线和编码器线接线是否正确,电缆是否损坏。
(2) 故障原因:输入长指令脉冲时,出现电机偏差计数器溢出错误。
方法:
A。增益设置过大,重新手动调整增益或使用自动增益调整功能;
b.延长加减速时间;
C。负载太重了。需要重新选择容量较大的电机或减轻负载,并安装减速机等传动机构以增加负载能力。
(3) 故障原因:运行中出现电机偏差计数器溢出错误。
方法:
A。增大偏差计数器溢出电平设定值;
b.减慢旋转速度;
C。延长加减速时间;
d.如果负载过重,则需要重新选择容量较大的电机或减轻负载,并安装减速机等传动机构以增加负载能力。
9. 有脉冲输出时,伺服电机不运转。怎么处理呢?
监视控制器脉冲输出的当前值以及脉冲输出灯是否闪烁,确认指令脉冲已执行完毕,脉冲已正常输出;
检查控制器至驱动器的控制电缆、动力电缆、编码器电缆是否接线错误、损坏、接触不良;
检查带制动器的伺服电机的制动器是否已打开;
运行命令正常;
控制方式必须选择位置控制方式;
检查伺服驱动器设置的输入脉冲类型与指令脉冲设置是否一致;
确认正转侧驱动禁止、反转侧驱动禁止信号、偏差计数器复位信号没有输入,断开负载,空载正常运行,检查机械系统。