蚌埠三菱变频器FR-D720-3.7K

伺服驱动的功能是用来采集表示伺服主轴理想输出位置的控制信号，为马达供电直到主轴到达该位置。

与生俱来

*早的伺服电机一般都是直流型的，随着高效晶体管的问世，它们才可以控制更大的电流，在更高的频率上转化大电流，这也就是交流伺服电机越来越流行的原因。

但是现在伺服电机的源头还是可以追溯到直流电机。直流电机的速度或者功率正好与“占空比”的概念吻合，即使用脉冲宽度调节（PWM）技术来控制电机的功率。

伺服电机系统同样应该能够做到这一点，而且还不仅如此，比如还可以在不出现过热的情况在速度在一定范围内变化、零速度运行、保持足够的扭矩将负载控制在某一位置、超低速长期运行不出现过热情况等等。

为了满足上述这些需求，电机的设计主要包括四个部分：马达、齿轮减少箱、位置感应设备和控制电路。它还使用三线连接（和直流电机的两线连接不同），分别用来供电、接地和控制。

采用固定功率，伺服驱动（也可以被称作放大器）装备相应的电子元件，将交流电转化为直流电驱动马达。和直流电机一样，控制信号的脉冲宽度可以调整，但是脉冲的持续时间会决定伺服电机主轴的位置。

伺服驱动的功能是用来采集表示伺服主轴理想输出位置的控制信号，为马达供电直到主轴到达该位置。接下来，伺服驱动采用位置感应设备确定轴的旋转位置，这样它就可以了解电机应该如何工作才能将轴移动指定位置。

为了避免过热情况的发生，电机还装有风扇，提供冷空气。风扇采用固定电压的电源供电，这样在任何时候，无论伺服电机的运行速度如何，风扇的速度都不会打折扣，绝大多数伺服系统都可以采用直流和交流电压供电，但是在使用交流电的时候需要非常谨慎，要保证齿轮减速箱能够从静止位置快速的移动大型负载。在电机箱体中安装编码器或者解码器也是非常明智的选择，这样可以准确的显示电机主轴的位置或者速度。

挑选原则

没有选择好伺服电机，会导致糟糕的系统性能。不幸的是，在选择伺服系统元件的时候并没有什么捷径可走，因为在当前的市场上的电机、供电传输设备和其他周边元件都有很多种类型，并且非常复杂。

然而，选择的时候*主要考虑的因素还是负载和成本问题。如果成本确定，伺服电机的负载就可以根据其速度、峰值扭矩和扭矩规格以及其齿轮排列方式确定。

这样可以简化挑选的过程，因为负载的要求可以转化为电机主轴上的负载当量，用来计算电机总的扭矩需求。

如果齿轮比已知，*大负载速度就可以转化为*大的电机速度。然而，*大的电机速度只有在做出*终选择之后才能够知晓，而对于绝大多数电机而言，*大速度上拥有的扭矩一般要小于失速扭矩。因此，在做出*终选择之前，*好需要一个反复的过程。

但是电机的性能也会受到驱动的影响，在这里必须要考虑系统的速度扭矩关系。在选择驱动的时候，应该能够为电机提供足够的电流和电压，同时满足负载峰值和扭矩的要求。

根据拇指定律，由于系统负载的变化，理想情况下一般使用*大电机速度和电机额定的峰值扭矩，而不是计算得到的系统要求。可以在*开始的时候选择*大的电机速度以及能够将*大负载速度转化为*大电机速度一半的齿轮比。

在这个步骤当中，可以在*大速度上得到几乎连续的失速扭矩，而电机可以在这个速度上可靠的运行，不需要经常进行维护，也不会由于轴失效出现故障。

然而，还有其他的约束条件决定齿轮比。其中之一就是轴的共振频率。在设计的早期必须要进行考虑，才能消除意外和负面的伺服表现。如果没有这样做，可能就会因为不必要的振动造成系统的严重破坏。

伺服电机驱动器的组成结构主要包括控制系统和驱动系统

1.控制系统

一般由DSP组成，利用它采集电流反馈值闭合电流环，采集编码器信号算出速度闭合速度环，产生驱动驱动系统的6个开关管的Pwm开关信号。

2.驱动系统

a.整流滤波电路，比如将220V交流弄成310V左右直流提供给IPM

b.智能功率模块(IPM)内部是三相两电平桥电路。每相的上下开关管中间接输出U，V，W。通过6个开关管的开闭，控制UVW三相每个伺服瞬间，是与地连通还是与直流高电压连通。

c.电流采样电路，可能是霍尔电流传感器，电路的输出将与控制系统的AD口相连。

d.编码器的外围电路，它的输出与DSP的事件管理器相连。

*关键其实是软件啦。上面是硬件组成。

伺服电机作为一种闭环控制的系统，和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似(脉冲串和方向信号)，但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。
　　
　　现就二者的使用性能作一比较。
　　
　　一、控制精度不同两相混合式步进电机步距角一般为1.8°、0.9°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72°、0.36°。也有一些高性能的步进电机通过细分后步距角更小。如三洋公司(SANYODENKI)生产的二相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以三洋全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2000线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/8000=0.045°。对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=0.0027466°，是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。
　　
 

这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能(FFT)，可检测出机械的共振点，便于系统调整。
　　
　　三、矩频特性不同步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其*高工作转速一般在300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速(一般为2000RPM或3000RPM)以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。
　　
　　四、过载能力不同步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以山洋交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其*大转矩为额定转矩的二到三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。
　　
　　五、运行性能不同步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。
　　
　　六、速度响应性能不同步进电机从静止加速到工作转速(一般为每分钟几百转)需要200～400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以山洋400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机。