交流伺服电动机驱动系统用高性能开关电源设计

交流伺服电动机驱动系统用高性能开关电源设计

刘海潮１，吴红星２，仲兆峰１

（１．广州日滨科技发展有限公司，广州５１００６０；２．哈尔滨工业大学，哈尔滨１５０００１）

摘要：在交流伺服电动机调速控制器中，开关电源性能的好坏直接影响调速控制器工作的可靠性。介绍了一种新型开关电源的原理和设计方法，并与传统开关电源进行了比较。给出了具体的实用电路以及实验曲线。

关键词：电驱动系统；开关电源；部分谐振；ＭＡ３８１０；交流伺服电动机

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０引言

介绍了一种基于专用芯片ＭＡ３８１０的开关稳压电源。该电源提供功率开关元件基极（栅极）驱动电压和控制电路工作电压。开关电源性能的好坏直接影响电机调速控制器的工作可靠性。该电源是为ｌ０００ｗ交流伺服电机控制器设计的，也适用于采用功率ＭＯｓＦＥＴ或ＩＧＢＴ作为开关元件的中小功率感应电机调速控制器。

１系统工作原理

对于整个系统而言，需要多路不同电压等级的直流电源，如ＤＳＰ控制板和驱动控制芯片ＤＳＰ需要＋５Ｖ、＋３．３Ｖ电源，与光电编码器、电压采样、光电隔离等电路共用；ＩＰＭ逆变器需要４路＋１５Ｖ，电流传感器、电压传感器运放电路需要±１５Ｖ，故障检测输出、Ｌ／Ｏ口输出信号需要２４Ｖ等。图ｌ为交流伺服电机控制系统典型框图。

ＩＰＭ是一种集成驱动电路和保护电路的智能型功率模块。其驱动电路只需对输入脉宽调制（ＰｗＭ）信号采用高速光耦进行电气隔离，在保证其足够快的上升沿的条件下即可满足驱动要求，相对简单。由于ＩＰＭ高频开关工作，对驱动电源产生强烈的干扰，因而ＩＰＭ对于驱动电源提出了很高的要求。驱动电源是保证其正常工作的关键因素之一。

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图１交流伺服电机控制系统典型框图

ＭＡ３８１０模块把ＲＣＣ方式开关电源的一次侧主变换电路集成化，并采用了软开关技术。用ＭＡ３８１０模块设计的开关电源具有效率高、噪声低、体积小、工作频率变动范围小、软启动功能及过电流保护功能。图２为ＭＡ３８１０模块电路图。

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式中，Ｓ为磁心有效截面积。本开关电源选用ＥＩ一３３，磁心有效截面积Ｓ为９９ｍｍ２；丑。为最大磁通密度，这里取Ｏ．３Ｔ。取Ⅳ２＝Ⅳ３＝Ⅳ４＝Ⅳ５＝７匝。

一次绕组匝数：

Ⅳｌ＝等－９５．５（６）取Ⅳ１＝９６匝

变压器气隙：

删霄×警圳～确×筹枷。

＝Ｏ．２７３姗（７）其他二次侧绕组匝数为：

Ⅳ６＝Ⅳ７＝Ⅳ２＝７（８）

Ⅳ８＝Ⅳ２素＝２．３３（９）由于Ⅳ８使用了７８０５，故取Ｎ８＝３匝。反馈绕组匝数取眠＝７匝。

谐振电容ｃ。，设计。通常把１次绕组电感￡。和ｃ。，的串联谐振频率五设计为最低工作频率的３—５倍。如果把Ｇ．，取得太小，Ｑ。关断时Ｋ。就会很高，因此为了不超过Ｋ。的最大额定值，必须在实际电路中对Ｃ，，进行调整。

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偏置电阻Ｒ。。设计。在Ｑ。导通延迟期间，要调整电阻尺。。，使Ｑ，的基极电压为零或为负压，如果把Ｒ。。的值取得过大，容易引起电源起动不良，因此作为参考值垦。，通常在３Ｑ一１０Ｑ范围内选取。

阻尼电阻尺．，设计。Ｑ。关断时，如果Ｋ。的振动很小，即使把电阻Ｒ。，两端短路，电源也能稳定地工作；但如果振动较大，就要在数Ｑ的范围内调整Ｒ，，来抑制振动，使电源稳定地工作。

电磁兼容性设计。开关电源在整流器输入侧加负温度系数热敏电阻（ＮＴＣｌ０Ｄ一９）来抑制浪涌电流，并且在交流输入端跨接一个压敏电阻（１０Ｎ４７１Ｋ）来减少过压的影响。

电子设备的电磁干扰通常来自控制电源的干扰。经过多次实验，在开关电源的直流输入侧接人共模扼流圈后，开关电源输出电压的噪声电压从２４０ｍＶ降至６０ｍＶ，噪声得到了明显抑制。

在高频变压器一次绕组和二次绕组之间用０．０２咖一Ｏ．０３ｍｍ厚的铜箔构成屏蔽层，并将屏蔽层通过导线接至地线，以减少一、二次绕组的耦合，消除噪声干扰。

３结语

图６为电源实际测得的效率曲线。同图３普通的ＲｃＣ方式相比，效率有明显地提高，特别是在轻负载时，提高的幅度更大，达到２０％以上。

图７为电源实际测得的工作频率曲线。可知当负载在０—１００％范围内变化时，工作频率的变化范围是９０ｋＨｚ一３０ｋＨｚ，即变动幅度大约为３倍，而同图３所示的ＲＣｃ方式，当负载在１０—１００％范围内变化时，工作频率的变化范围是２００ｋＨｚ一２０ｋＨｚ，即变动幅度大约为１０倍。由此可见，应用了ＭＡ３８１０的开关电源的工作频率变化范围小，额贮负载时的工作频率较高，这样可以减小开关变压器和噪声滤波器的体积和重量。同时由于Ｑ，导通和关断时，电压和电流的交叉点很低，因此开关损失非常小，并且关断时电压上升缓慢，即ｄ∥出较小，因此开关噪声很低，从而可以实现噪声滤波器的小型化。这种电源已成功应用于电梯门机交流伺服驱动系统中。应用表明，本电源具有很高的可靠性和工程应用价值。

图６电源效率曲线图７电源工作频率曲线参考文献

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作者简介：吴红星（１９７５一）．男，讲师，从事电机驱动、电动汽车通讯技术研究。

伺服系统概要

衡量伺服系统性能的主要指标有频带宽度和精度。 频带宽度简称带宽，由系统频率响应特性来规定，反映伺服系统的跟踪的快速性。带宽越大，快速性越好。伺服系统的带宽主要受控制对象和执行机构的惯性的限制。惯性越大，带宽越窄。一般伺服系统的带宽小于15HZ，大型设备伺服系统的带宽则在1～2HZ以下。自20世纪70年代以来，由于发展了力矩电机及高灵敏度测速机，使伺服系统实现了直接驱动，革除或减小了齿隙和弹性变形等非线性因素，使带宽达到50HZ，并成功应用在远程导弹、人造卫星、精密指挥仪等场所。 伺服系统的精度主要决定于所用的测量元件的精度。因此，在伺服系统中必须采用高精度的测量元件，如精密电位器、自整角机、旋转变压器、光电编码器、光栅、磁栅和球栅等。此外，也可采取附加措施来提高系统的精度，例如将测量元件（如自整角机）的测量轴通过减速器与转轴相连，使转轴的转角得到放大，来提高相对测量精度。采用这种方案的伺服系统称为精测粗测系统或双通道系统。通过减速器与转轴啮合的测角线路称精读数通道，直接取自转轴的测角线路称粗读数通道。 伺服系统按所用驱动元件的类型可分为机电伺服系统、液压伺服系统和气动伺服系统。 最基本的伺服系统包括伺服执行元件（电机、液压缸等）、反馈元件和伺服驱动器，但是要让这个系统运转起来还需要一个上位机构：PLC、专门的运动控制卡、工控机+PCI卡、以便于给伺服驱动器发送指令。 在一个运动控制系统中“上位控制”和“执行机构”是系统中举足轻重的两个组成部分。“执行机构”部分一般不外乎：步进电机，伺服电机，以及直流电机等。它们作为执行机构，带动刀具或工件动作，我们称之为“四肢”；“上位控制”单元的方案主要有四种：单片机系统，专业运动控制PLC，PC+运动控制卡，专用控制系统。“上位控制”是“指挥”执行机构动作的，我们也称之为“大脑”。随着PC（Personal Computer）的发展和普及，采用PC+运动控制卡作为上位控制将是运动控制系统的一个主要发展趋势。这种方案可充分利用计算机资源，用于运动过程、运动轨迹都比较复杂，且柔性比较强的机器和设备。从用户使用的角度来看，基于PC机的运动控制卡主要是功能上的差别：硬件接口（输入/输出信号的种类、性能）和软件接口（运动控制函数库的功能函数）。按信号类型一般分为：数字卡和模拟卡。数字卡一般用于控制步进电机和伺服电机，模拟卡用于控制模拟式的伺服电机；数字卡可分为步进卡和伺服卡，步进卡的脉冲输出频率一般较低（几百K左右的频率），适用于控制步进电机；伺服卡的脉冲输出频率较高（可达几兆的频率），能够满足对伺服电机的控制。目前随着数字式伺服电机的发展和普及，数字卡逐渐成为运动控制卡的主流。 伺服驱动器是用来控制伺服电机的一种控制器，属于伺服系统的一部分，其作用类似于变频器作用于普通交流马达。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、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

交流伺服驱动器用户手册2

1.SA系列交流伺服简介 SA系列数字式交流永磁同步电机伺服驱动器（以下简称伺服驱动器）采用了国际上先进的DSP 芯片（数字信号处理器）对电机的位置、转速、转矩进行数字化智能控制。该伺服驱动器不仅可靠性高、性能优异，而且可以通过设定用户参数，对系统进行任意组态。例如：可以组成位置控制系统、速度控制系统、转矩控制系统等。 1.1SA系列交流伺服的使用方法 1.1.1 速度控制方式 速度控制方式的伺服驱动器标准使用方法，如下图所示： 如上图所示，在上位机侧组成位置控制环。在上位机中，进行位置指令和位置反馈的比较操作，即进行位置环调节的计算，输出模拟速度指令给伺服驱动器。 伺服驱动器接收上位机的模拟速度指令，进行速度环控制。 在这种控制方式下，上位机的位置反馈可以是伺服驱动器输出的电机编码器信号，也可以是安装在机械上的直线位置测量信号（例如光栅尺、磁栅尺、感应同步器等），即可以组成位置全闭环系统。 1.1.2 位置控制方式 位置控制方式的伺服驱动器标准使用方法，如下图所示： 1

上位机进行完定位及插补计算后，将位置指令以脉冲串的形式传送给伺服驱动器，由伺服驱动器进行位置指令和位置反馈的比较操作，即进行位置环调节的计算。这种形式的伺服驱动器包含了位置控制环。 作为位置指令的脉冲串，可以是下面的任一种，在伺服驱动器侧可以通过设定用户常数进行选择： 1）符号位＋脉冲列 2）具有90°相位差的两相脉冲序列 3）正转脉冲序列+ 反转脉冲序列 1.2 SA系列交流伺服驱动器的内置功能 SA系列伺服控制器的内置功能说明如下： 1）控制方式转换 通过数字操作器设定用户常数，可以使伺服驱动器工作于位置控制方式或速度控制方式。为了防止误操作，在伺服电机运行时（伺服使能状态），不能改变控制方式。2）再生能量处理功能 伺服驱动器内置再生能量处理电路和再生制动电阻。当伺服电机起制动频繁或负载惯量过大时，则必须使用外置再生制动电阻。 3）能耗制动功能 在伺服驱动器断电、伺服驱动器故障时，电机处于不受控状态。能耗制动功能可以使电机处于能耗制动状态，使电机马上停止，避免机械部件受损。 4）双电子齿轮功能 为满足机械加工的需要，伺服驱动器内置有双电子齿轮功能，即通过外部触点信号来切换第一电子齿轮比和第二电子齿轮比。 5）位置信号输出功能 伺服驱动器将光电编码器信号经长线驱动器输出，可以用作上位机的位置反馈信号。 6）内部速度指令功能 伺服驱动器可以通过外部接点选择内部预置的四种速度。

直流(DC)与交流(AC)伺服电机及驱动

目录 直流(DC与交流(AC伺服电机及驱动 (1 1.直流(DC伺服电机及其驱动 (1 (1直流伺服电机的特性及选用 (1 (2直流伺服电机与驱动 (2 (3PWM直流调速驱动系统原理 (3 2.交流(AC伺服电机及其驱动 (4 直流(DC与交流(AC伺服电机及驱动 1.直流(DC伺服电机及其驱动 (1直流伺服电机的特性及选用 直流伺服电机通过电刷和换向器产生的整流作用,使磁场磁动势和电枢电流磁动势正交,从而产生转矩。其电枢大多为永久磁铁。 直流伺服电机具有较高的响应速度、精度和频率,优良的控制特性等优点。但由于使用电刷和换向器,故寿命较低,需要定期维修。 20世纪60年代研制出了小惯量直流伺服电机,其电枢无槽,绕组直接粘接固定在电枢铁心上,因而转动惯量小、反应灵敏、动态特性好,适用于高速且负载惯量较小的场合,否则需根据其具体的惯量比设置精密齿轮副才能与负载惯量匹配,增加了成本。 直流印刷电枢电动机是一种盘形伺服电机,电枢由导电板的切口成形,导体的线圈端部起换向器作用,这种空心式高性能伺服电机大多用于工业机器人、小型NC 机床及线切割机床上。

宽调速直流伺服电机的结构特点是励磁便于调整,易于安排补偿绕组和换向极,电动机的换向性能得到改善,成本低,可以在较宽的速度范围内得到恒转速特性。永久磁铁的宽调速直流伺服电机的结构如下图所示。有不带制动器a和带制动器b两种结构。 电动机定子(磁钢1采用矫顽力高、不易去磁的永磁材料(如铁氧体永久磁铁、转子(电枢2直径大并且有槽,因而热容量大,结构上又采用了通常凸极式和隐极式永磁电动机磁路的组合,提高了电动机气隙磁通密度。同时,在电动机尾部装有高精密低纹波的测速发电机,并可加装光电编码器或旋转变压器及制动器,为速度环提供了较高的增量,能获得优良的低速刚度和动态性能。 日本发那科(FANUC公司生产的用于工业机器人、CNC机床、加工中心(MC 的L系列(低惯量系列、M系列(中惯量系列和H系列(大惯量系列直流伺服电机。其中L系列适合于频繁启动、制动场合应用,M系列是在H系列的基础上发展起来的,其惯量较H系列小,适合于晶体管脉宽调制(PWM驱动,因而提高了整个伺服系统的频率响应。而H系列是大惯量控制用电动机,它有较大的输出功率,采用六相全波

交流伺服电机与运动控制卡的接口实验

交流伺服电机与运动控制卡的接口实验 一、实验目的 1.认知富士交流伺服电机及驱动器的硬件接口电路 2.认知MPC2810运动控制卡的硬件接口 3.掌握驱动器与MPC2810运动控制卡的硬件连接 二、实验器材 MPC2810运动控制卡、富士交流伺服电机及驱动器，数控实验台II,若干导线，万用表 三、实验内容及步骤 有关富士交流伺服电机及驱动器的详细信息参见《富士AC 伺服系统FALDIC-W 系列用户手册》，有关MPC2810运动控制卡的详细信息参见《MPC2810运动控制器用户手册》。 一）、MPC2810运动控制器相关简介 MPC2810运动控制器是乐创自动化技术有限公司自主研发生产的基于PC的运动控制器，单张卡可控制4轴的步进电机或数字式伺服电机。通过多卡共用可支持多于4轴的运动控制系统的开发。 MPC2810运动控制器以IBM-PC及其兼容机为主机，基于PCI总线的步进电机或数字式伺服电机的上位控制单元。它与PC机构成主从式控制结构：PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作（例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、控制指令的发送、外部信号的监控等等）；运动控制器完成运动控制的所有细节（包括直线和圆弧插补、脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等）。 MPC2810运动控制器配备了功能强大、内容丰富的Windows动态链接库，可方便地开发出各种运动控制系统。对当前流行的编程开发工具，如Visual Basic6.0，Visual C++6.0提供了开发用Lib库及头文件和模块声名文件，可方便地链接动态链接库，其他32位Windows开发工具如Delphi、C++Builder等也很容易使用MPC2810函数库。另外，支持标准Windows动态链接库调用的组态软件也可以使用MPC2810运动控制器。 MPC2810运动控制器广泛适用于：激光加工设备；数控机床、加工中心、机器人等；X-Y-Z控制台；绘图仪、雕刻机、印刷机械；送料装置、云台；打标机、绕线机；医疗设备；包装机械、纺织机

交流伺服电机及驱动系统地发展与应用

Abstract 简要介绍交流伺服电机及驱动系统的发展与应用。目前对同步伺服电动机的控制方法 多采用自适应控制和磁场定向矢量控制。随着应用场合与控制对象的不同采用不同的 控制策略。DSP控制技术的应用使现代控制理论中先进的、复杂的算法得以实现。现今，随着电机、功率器件、传感器、微电子器件及控制理论控制算法的不断发展，经历了 几代的应用结合，伺服驱动装置正朝着交流化、数字化、大功率方向 关键词:交流伺服电机;驱动系统;特点;发展;应用 引言 近年来随着物流仓储设备的快速发展，有很多物流仓储设备都选用多功能工业门机作 为大宗货物进出仓库的阀门。工业门机具有快速、全自动、安全、可靠、多功能等多 种优点，可以高效便捷的使货物进出仓库，保证仓库内的环境清洁和安全,成为先进物 流仓储设备的重要组成部分。伺服驱动控制系统是80年代国际上崛起的高性能产品， 具有良好的控制性能和较高的动态品质，并以调速范围广、稳速精度高、动态响应性 能好、使用简便等优越性能，迅速成为伺服系统发展的必然趋势.因此研究具有必要性. 前言 伺服驱动技术作为数控机床、工业机器人及其它产业机械控制的关键技术之一，在国 内外普遍受到关注。在20世纪最后10年间，微处理器（特别是数字信号处理器——DSP）技术、电力电子技术、网络技术、控制技术的发展为伺服驱动技术的进一步发展 奠定了良好的基础。如果说20世纪80年代是交流伺服驱动技术取代直流伺服驱动技 术的话，那么，20世纪90年代则是伺服驱动系统实现全数字化、智能化、网络化的 10年。这一点在一些工业发达国家尤为明显。 1交流伺服电机及驱动系统概述

1.1伺服驱动系统的概述 伺服驱动系统是CNC装置和机床的联系环节。CNC装置发出的控制信息，通过伺服驱动系统，转换成坐标轴的运动，完成程序所规定的操作。伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分。伺服驱动系统的作用归纳如下： 1.1.1伺服驱动系统能放大控制信号，具有输出功率的能力； 1.1.2伺服驱动系统根据CNC装置发出的控制信息对机床移动部件的位置和速度进行控制。 1.2交流伺服电机及驱动系统的特点 1.2.1交流伺服电机特点 a精度：实现了位置，速度和力矩的闭环控制；克服了步进电机失步的问题； b、转速：高速性能好，一般额定转速能达到2000～3000转； c、适应性：抗过载能力强，能承受三倍于额定转矩的负载，对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用； d、稳定：低速运行平稳，低速运行时不会产生类似于步进电机的步进运行现象。适用于有高速响应要求的场合； f、及时性：电机加减速的动态相应时间短，一般在几十毫秒之内； e、舒适性：发热和噪音明显降低。 简单点说就是：我们平常看到的那种普通的电机，断电后它还会因为自身的惯性再转一会儿，然后停下。

交流伺服电机的驱动技术

交流伺服电机的驱动技术 The amplifier for AC three-phase motors includes a pulse-width modulation circuit for voltage, current, and frequency control. Figure 11-81 shows an example of this type of amplifier. From the diagram you can see that this circuit is designed specifically for a three-phase trapezoidal motor. The transistors in the amplifier are connected in an H-bridge configuration. The motor windings are connected as a three-phase wye with no external wires connected to the wye point. This type of motor is also called a star connection when it is used with brushless AC servomotors. The drive logic and PWM switching controller is shown in the diagram as a block that is identified as a logic and PWM circuit. This block shows six arrows pointing away from it and pointing to the transistors. These arrows represent the six circuits for the base of each of the six transistors. The block below the PWM circuit represents the current-sensing part of the amplifier. This section of the amplifier uses a recirculating chopper system to control the current in a manner that is similar to the chopper circuit in the DC amplifier. The signals for this section of the amplifier come from the voltage that is developed across the series resistors connected between the transistor section and the motors. As you know, the amount of current flowing to the motor will determine the amount of voltage drop across these resistors. This amplifier has a velocity amplifier that receives the original command signal for the amplifier and the velocity feedback. The op amp provides an output that represents the difference (error) between the command signal and the feedback signal. The output of the velocity amp is sent to the torque amp, where it is combined with the feedback from the current-sensing block. The output from this op amp is sent to the logic and PWM circuit block where it acts as the command signal. The position encoder provides the feedback signal for this block. This means that the velocity and position amplifiers are actually a closed-loop system within a closed-loop system. The gain for each of these amplifiers must be tuned so that the system has the best torque response and smooth acceleration and deceleration.

伺服驱动系统的原理与种类

机电一体化系统设计基础课程教学辅导 第四章：伺服驱动系统的原理与种类 一、教学建议 ●通过文字教材掌握伺服驱动的基本原理，了解机电一体化伺服驱动系统的种类及其 特性。 ●流媒体课件第15讲介绍了机电一体化系统伺服驱动的基本原理、种类及其特性； ●在学习的过程中，如果有学习的心得和体会，请在课程论坛上和大家分享；如果有 什么疑惑，也可以在课程论坛寻找帮助。 二、教学要求 1．掌握伺服驱动的基本原理 一般来说，伺服系统组成框图如图1所示。 图1 伺服系统组成框图 （1）控制器：伺服系统中控制器的主要任务是根据输入信号和反馈信号决定控制策略，控制器通常由电子线路或计算机组成。 （2）功率放大器：伺服系统中功率放大器的作用是将信号进行放大，并用来驱动执行机构完成某种操作，功率放大装置主要由各种电力电子器件组成。 （3）执行机构：执行机构主要由伺服电动机或液压伺服机构和机械传动装置等组成。 （4）检测装置：检测装置的任务是测量被控制量，实现反馈控制。无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是低于检测装置的精度，因此要求检测装置精度高、线性度好、可靠性高、响应快。 2．了解机电一体化伺服驱动系统的种类及其特性 （1）根据使用能量的不同，可以分为电气式、液压式和气压式等几种类型，特性如表1所示。 表1 伺服驱动系统的特点及优缺点 种类特点优点缺点 电 气 式 可使用普通电源；信号与动力 的传送方向相同；有交流和直 流之别，须注意电压之大小 操作简便；编程容易；能实现定 位伺服；响应快、易与CPU接 口；体积小，动力较大；无污染 瞬时输出功率大，但过载能力差，由于某 种原因而卡住时，会引起烧毁事故，易受 外部噪声影响 气 压 式 空气压力源的压力为（5~7） ×105Pa；要求操作人员技术 熟练 气源方便、成本低；无泄漏污染； 速度快、操作比较简单 功率小，体积大，动作不够平稳；不易小 型化；远距离传输困难；工作噪声大、难 于伺服 液 压 式 要求操作人员技术熟练；液压 源的压力为（20~80）×105Pa 输出功率大，速度快，动作平 稳，可实现定位伺服 设备难于小型化；液压源或液压油要求（杂 质、温度、测量、质量）严格；易泄漏且 有污染

交流伺服电机选型重点学习的手册范本.doc

ST 系列交流伺服电机型号编号说明 1:表示电机外径 , 单位 :mm。 2：表示电机是正弦波驱动的永磁同步交流伺服电机。 3：表示电机安装的反馈元件，M—光电编码器，X—旋转变压器。 4：表示电机零速转矩，其值为三位数×，单位：Nm。 5：表示电机额定转速，其值为二位数×100，单位： rpm。 6：表示电机适配的驱动器工作电压，L— AC220V， H— AC380V。 7：表示反馈元件的规格，F—复合式增量光电编码器（2500 C/T ）， R— 1 对极旋转变压器。 8：表示电机类型，B—基本型。 9：表示电机安装了失电制动器。 SD系列交流伺服驱动器型号编号说明 1：表示采用空间矢量调制方式（SVPWM）的交流伺服驱动器 2：表示 IPM 模块的额定电流（ 15/20/30/50/75A ） 3：表示功能代码（ M：数字量与模拟量兼容） ●交流伺服电机与伺服驱动器适配表 ST系列电机ST系列电机ST 系列电机主要参数 适配驱动器 额定功率 电机型号额定转矩额定转速外形尺寸零售价 ( 元 ) 110ST-M02030 2 Nm 3000rpm 110×110×158 1500 110ST-M04030 4 Nm 3000rpm 110×110×185 1700 110ST-M05030 5 Nm 3000rpm 110×110×2001800 110ST-M06020 6 Nm 2000rpm SD15M 110×110×217 1900 SD20MN 110ST-M06030 6 Nm 3000rpm SD30MN 110×110×217 1900 SD50MN 130ST-M04025 4 Nm 2500rpm SD75MN 130×130×163 1800 130ST-M05025 5 Nm 2500rpm 130×130×171 2100 130ST-M06025 6 Nm 2500rpm 130×130×181 2400 130ST-M07720Nm2000rpm130×130×1952900

交流伺服电机的驱动技术

交流伺服电机的驱动技术-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

交流伺服电机的驱动技术 The amplifier for AC three-phase motors includes a pulse-width modulation circuit for voltage, current, and frequency control. Figure 11-81 shows an example of this type of amplifier. From the diagram you can see that this circuit is designed specifically for a three-phase trapezoidal motor. The transistors in the amplifier are connected in an H-bridge configuration. The motor windings are connected as a three-phase wye with no external wires connected to the wye point. This type of motor is also called a star connection when it is used with brushless AC servomotors. The drive logic and PWM switching controller is shown in the diagram as a block that is identified as a logic and PWM circuit. This block shows six arrows pointing away from it and pointing to the transistors. These arrows represent the six circuits for the base of each of the six transistors. The block below the PWM circuit represents the current-sensing part of the amplifier. This section of the amplifier uses a recirculating chopper system to control the current in a manner that is similar to the chopper circuit in the DC amplifier. The signals for this section of the amplifier come from the voltage that is developed across the series resistors connected between the transistor section and the motors. As you know, the amount of current flowing to the motor will determine the amount of voltage drop across these resistors. This amplifier has a velocity amplifier that receives the original command signal for the amplifier and the velocity feedback. The op amp provides an output that represents the difference (error) between the command signal and the feedback signal. The output of the velocity amp is sent to the torque amp, where it is combined with the feedback from the current-sensing block. The output from this op amp is sent to the logic and PWM circuit block where it acts as the command signal. The position encoder provides the feedback signal for this block. This means that the velocity and position amplifiers are actually a closed-loop system within a closed-loop system. The gain for each of these amplifiers must be tuned so that the system has the best torque response and smooth acceleration and deceleration.

交流伺服电机驱动器使用说明书.

交流伺服电机驱动器使用说明书 1 ?特点 16位CPU+32位DSP三环（位置、速度、电流）全数字化控制脉冲序列、速度、转矩 多种指令及其组合控制 转速、转矩实时动态显示 完善的自诊断保护功能，免维护型产品交流同步全封闭伺服电机适应各种恶劣环境体 积小、重量轻 2 ?指标 输入电源三相200V -10%?+15% 50/60HZ 控制方法IGBT PWM（正弦波） 反馈增量式编码器（2500P/r ） 控制输入伺服-ON报警清除CW、CCW驱动、静止 指令输入输入电压土10V 控制电源DC12?24V 最大200mA 保护功能OU LU OS OL OH REG OC ST CPU 错误，DSP错误，系统错误 通讯RS232C 频率特性200Hz或更高（Jm=Jc时）体积L250 X W85 X H205 重量3.8Kg 3?原理 见米纳斯驱动器方框图（图1）和控制方框图（图2） 4?接线 4.1主回路 卸下盖板坚固螺丝；取下端子盖板。用足够线经和连接器尺寸作连接，导线应采用额定温度600C以上的铜体线，装上端子盖板，拧紧盖板螺丝。螺丝拧紧力矩大于 1.2Nm M4或 2.0 Nm M5时才可能损坏端子，接地线径为2.0mn i 具体见接线图3 4.2CN SIG 连接器［ 具体见接线图4 驱动器和电机之间的电缆长度最大20M 这些线至少要离开主电路接线30cm,不要让这些线与电源进线走一线槽； 或让它们捆扎在一起 线经0.18mm2或以上屏蔽双绞线，有足够的耐弯曲力 屏蔽驱动器侧的屏蔽应连接到CN.SIG连接器的20脚，电机侧应连接到J 脚 若电缆长于10M,则编码器电源线+5V、0V应接双线 4.3CN I/F 连接 控制器等周边设备与驱动器之间距离最大为3M 这些线至少和主电路接线相隔30cm ,不要让这些线与电源进线走同一线槽 或和它们捆扎在一起 COM和COM之间的控制电源（V DC）由用户供给 控制信号输出端子可以接受最大24V或50mA不要施加超过此限位的电压 和电流 若用控制信号直接使继电器动作要象左图所示那样，并联一只二极管到继电 器。不接二极管或接错了二极管的极性，都将可能损坏驱动器 机身接地点（FG）要接到驱动器的一个接地端子具体见接线图5 5.参数

伺服驱动系统方案设计

伺服驱动系统设计方案 伺服电机的原理： 伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。与普通电机一样，交流伺服电机也由定子和转子构成。定子上有两个绕组，即励磁绕组和控制绕组，两个绕组在空间相差90°电角度。伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动控制的u／V／W三相电形成电磁场转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度{线数)。 伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降作用：伺服电机,可使控制速度,位置精度非常准确。 交流伺服电机的工作原理和单相感应电动机无本质上的差异。但是，交流伺服电机必须具备一个性能，就是能克服交流伺服电机的所谓“自转”现象，即无控制信号时，它不应转动，特别是当它已在转动时，如果控制信号消失，它应能立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后，如控制信号消失，往往仍在继续转动。 交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点： 1、起动转矩大 由于转子电阻大，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比，有明显的区别。它可使临界转差率S0＞1，这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。 图3 伺服电动机的转矩特性

交流伺服电机的工作原理

交流伺服电机的工作原理 伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。 4. 什么是伺服电机？有几种类型？工作特点是什么？ 答：伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降， 请问交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上有什么区别？ 答：交流伺服要好一些，因为是正弦波控制，转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单，便宜。 永磁交流伺服电动机 20世纪80年代以来，随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展，永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展，各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向，使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。90年代以后，世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较，主要优点有： ⑴无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。 ⑵定子绕组散热比较方便。 ⑶惯量小，易于提高系统的快速性。 ⑷适应于高速大力矩工作状态。 ⑸同功率下有较小的体积和重量。 自从德国MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年汉诺威贸易博览会上正式推出MAC永磁交流伺服电动机和驱动系统，这标志着此种新一代交流伺服技术已进入实用化阶段。到20世纪80年代中后期，各公司都已有完整的系列产品。整个伺服装置市场都转向了交流系统。早期的模拟系统在诸如零漂、抗干扰、可靠性、精度和柔性等方面存在不足，尚不能完全满足运动控制的要求，近年来随着微处理器、新型数字信号处理器（DSP 到目前为止，高性能的电伺服系统大多采用永磁同步型交流伺服电动机，控制驱动器多采用快速、准确定位的全数字位置伺服系统。典型生产厂家如德国西门子、美国科尔摩根和日本松下及安川等公司。 日本安川电机制作所推出的小型交流伺服电动机和驱动器，其中D系列适用于数控机床（最高转速为1000 r/min，力矩为0.25～2.8N.m），R系列适用于机器人（最高转速为3000r/min，力矩为0.016～0.16N.m）。之后又推出M、F、S、H、C、G 六个系列。20世纪90年代先后推出了新的D系列和R系列。由旧系列矩形波驱动、8051单片机控制改为正弦波驱动、80C、154CPU和门阵列芯片控制，力矩波动由24％降低到7％，并提高了可靠性。这样，只用了几年时间形成了八个系列（功率范围为0.05～6kW）较完整的体系，满足

伺服驱动系统设计方案

?、伸缩缝损坏现状 伺服驱动系统设计方案 伺服电机的原理: 伺服的基本概念是准确、精确.快速定位。与普通电机一样，交流伺服电机也由定子和转子构成。；^^子上有两个绕组，即励磁绕组和控制绕组，两个绕组在空间柑差90°电角度。 伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动控制的U/V/W三相电形成电磁场转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反惯值与目标值进行比较，调整转子转动的角度0伺服电机的精度决世于编码器的精度｛线数）。 伺服电动机又称执行电动机?在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出.其主要特点是，当信号电压为零时无自转现彖.转速随着转矩的增加而匀速下降作用：伺服电机/可使控制速度，位置精度非常准确。 交流伺服电机的工作原理和单相感应电动机无本质上的差异。但是，交流伺服电机必须具备一个性能，就是能克服交流伺服电机的所谓“自转"现象，即无控制信号时，它不应转动，特别是当它已在转动时.如果控制信号消失，它应能立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后，如控制信号消失，往往仍在继续转动。 交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点: lx起动转矩大 由于转子电阻大，苴转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2 相比，有明显的区别。它可使临界转差率so>r这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩0因此，当;^子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度髙的特点。

交流伺服电机驱动器使用说明书.

交流伺服电机驱动器使用说明书 1．特点 ●16位CPU+32位DSP三环（位置、速度、电流）全数字化控制 ●脉冲序列、速度、转矩多种指令及其组合控制 ●转速、转矩实时动态显示 ●完善的自诊断保护功能，免维护型产品 ●交流同步全封闭伺服电机适应各种恶劣环境 ●体积小、重量轻 2．指标 ●输入电源三相200V -10%～+15% 50/60HZ ●控制方法IGBT PWM(正弦波) ●反馈增量式编码器（2500P/r） ●控制输入伺服-ON 报警清除CW、CCW驱动、静止 ●指令输入输入电压±10V ●控制电源DC12～24V 最大200mA ●保护功能OU LU OS OL OH REG OC ST CPU错误，DSP错误，系统错误 ●通讯RS232C ●频率特性200Hz或更高（Jm=Jc时） ●体积L250 ×W85 ×H205 ●重量 3.8Kg 3．原理 见米纳斯驱动器方框图(图1)和控制方框图(图2) 4．接线 4.1主回路 卸下盖板坚固螺丝；取下端子盖板。用足够线经和连接器尺寸作连接，导线应采用额定温度600C以上的铜体线，装上端子盖板，拧紧盖板螺丝。螺丝拧紧力矩大于1.2Nm M4或2.0 Nm M5时才可能损坏端子,接地线径为2.0mm2 具体见接线图3 4.2 CN SIG 连接器[ 具体见接线图4 ●驱动器和电机之间的电缆长度最大20M ●这些线至少要离开主电路接线30cm，不要让这些线与电源进线走一线槽； 或让它们捆扎在一起 ●线经0.18mm2或以上屏蔽双绞线，有足够的耐弯曲力 ●屏蔽驱动器侧的屏蔽应连接到CN.SIG 连接器的20脚，电机侧应连接到J 脚 ●若电缆长于10M，则编码器电源线+5V、0V应接双线 4.3 CN I/F 连接 ●控制器等周边设备与驱动器之间距离最大为3M ●这些线至少和主电路接线相隔30cm ,不要让这些线与电源进线走同一线槽 或和它们捆扎在一起 ●COM+和COM-之间的控制电源（V DC）由用户供给

交流伺服电机的驱动技术

交流伺服电机的驱动技术标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-

交流伺服电机的驱动技术 The amplifier for AC three-phase motors includes a pulse-width modulation circuit for voltage, current, and frequency control. Figure 11-81 shows an example of this type of amplifier. From the diagram you can see that this circuit is designed specifically for a three-phase trapezoidal motor. The transistors in the amplifier are connected in an H-bridge configuration. The motor windings are connected as a three-phase wye with no external wires connected to the wye point. This type of motor is also called a star connection when it is used with brushless AC servomotors. The drive logic and PWM switching controller is shown in the diagram as a block that is identified as a logic and PWM circuit. This block shows six arrows pointing away from it and pointing to the transistors. These arrows represent the six circuits for the base of each of the six transistors. The block below the PWM circuit represents the current-sensing part of the amplifier. This section of the amplifier uses a recirculating chopper system to control the current in a manner that is similar to the chopper circuit in the DC amplifier. The signals for this section of the amplifier come from the voltage that is developed across the series resistors connected between the transistor section and the motors. As you know, the amount of current flowing to the motor will determine the amount of voltage drop across these resistors. This amplifier has a velocity amplifier that receives the original command signal for the amplifier and the velocity feedback. The op amp provides an output that represents the difference (error) between the command signal and the feedback signal. The output of the velocity amp is sent to the torque amp, where it is combined with the feedback from the current-sensing block. The output from this op amp is sent to the logic and PWM circuit block where it acts as the command signal. The position encoder provides the feedback signal for this block. This means that the velocity and position amplifiers are actually a closed-loop system within a closed-loop system. The gain for each of these amplifiers must be tuned so that the system has the best torque response and smooth acceleration and deceleration.