伺服驱动器原理及应用培训.pptx
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1、一、电流环一、电流环二、速度环二、速度环三、位置环三、位置环四、主回路四、主回路五、动态制动五、动态制动六、再生六、再生七、伺服选型七、伺服选型一、电流环一、电流环功能图功能图一、电流环一、电流环电流传感器电流传感器 电流传感器CT1和CT2在电流环中的作用就是感应通过电机的电流,并且将它转换为一个模拟电压信号。然后这个模拟电压信号经过PWM转换电路到ASIC。在这里只需要2个电流传感器,因为CPU能够根据公式Iu+Iv+Iw=0计算出W相的电流。一、电流环一、电流环功率晶体管功率晶体管 在电流环中包括6个功率晶体管。EDB伺服驱动器中使用的是IPM智能功率模块,内置有6个IGBT及其驱动电路
2、,另外,还包括过流检测、过热检测。EDB-05使用了15A的IPM。EDB-10/15使用了30A的IPM。EDB-20使用了50A的IPM。EDB-30/50使用了75A的IPM。一、电流环一、电流环CPU CPU比较电流指令和电流反馈,作为结果的波形送入放大器,再经过PWM后将信号送到功率晶体管。一、电流环一、电流环PWM PWM(脉宽调制)是一种将模拟信号转换为数字信号的方法。在模拟信号上加上一个载波频率,其大小依赖于功率模块的开关次数。每当模拟信号与载频波形交叉时,PWM输出就发生一次转换,一系列的转换就形成了方波信号,其表现为模拟信号的平均值,相当于该信号的数字形态。二、速度环二、速
3、度环功能图功能图二、速度环二、速度环P/PI控制控制三、位置环三、位置环功能图功能图三、位置环三、位置环脉冲指令脉冲指令 我们通过Pn008选择脉冲指令形态。Pn009的bit0、bit1被设定为0表示正逻辑(上升沿),为1表示负逻辑(下降沿)。三、位置环三、位置环平滑功能平滑功能 平滑功能是对脉冲指令进行加速度/减速度处理,在以下几种情况下使用:1)上位机无加速度/减速度功能。2)脉冲指令频率太低。3)电子齿轮比太高(超过10/1)。三、位置环三、位置环前馈功能前馈功能 前馈功能缩短定位时间。前馈将使实际运动轮廓逼近指令运动轮廓。通常前馈增益Pn017设定在80%以下,对于大多数机械,设定超
4、过80%将会引起振动,使用前馈滤波Pn025 可以减小振动。三、位置环三、位置环偏置功能偏置功能 通过分配偏置(设定偏差脉冲)到速度指令输出可以减小最终的定位时间。该功能将使实际运动轮廓逼近指令运动轮廓。四、主回路四、主回路主电容充电主电容充电 在主电容充电中,我们看到一个继电器,RLY1。使用这个继电器是出于安全的目的。它保护这个电路并且限制上电时主电容C1的充电电流。四、主回路四、主回路P-N电压电压 在DB1上的P-N电压是供电电压的有效值,即右图中P点的电压读数是310V。V(RMS)=220V*1.41=310V五、动态制动五、动态制动动态制动的方法动态制动的方法 通过动态制动使电机
5、突然停止的方法有两种:1)通过短接电机U、V、W相的绕组;2)将转子能量消耗到电阻上。五、动态制动五、动态制动动态制动是如何发生的?动态制动是如何发生的?第一种情况:双继电器版本的EDB伺服驱动器的动态制动电路使用一个继电器造成电机绕组短路,从而使电机紧急停机。当用在大功率伺服上时这种方法不是很安全。五、动态制动五、动态制动动态制动是如何发生的?动态制动是如何发生的?第二种情况:1.5kW以下的EDB伺服驱动器的动态制动电路虽然是通过一个继电器动作的,但实际上是用一个动态制动电阻消耗电机转子能量。这种方法使电机有一个较长的减速时间和平滑的停机。五、动态制动五、动态制动动态制动是如何发生的?动态
6、制动是如何发生的?第三种情况:2kW以上的EDB伺服驱动器的动态制动电路通过一个可控硅代替继电器动作,这是与1.5kW以下的伺服驱动器唯一不同的地方。电机转子能量也是消耗在动态制动电阻上。这种方法也使电机平滑的减速。五、动态制动五、动态制动动态制动何时发生?动态制动何时发生?Servo Off:动态制动打开以保证安全。Servo On:动态制动关闭。伺服驱动器进入Servo Off状态,当:1)S-ON输入信号关闭;2)超程;3)伺服报警发生;4)主电源关闭。当以上事件发生时,我们能够通过设定参数Pn004指定电机如何停机。五、动态制动五、动态制动使用可控硅的动态制动使用可控硅的动态制动 2.
7、0kW以上的伺服驱动器都使用了可控硅触发动态制动,以此替代继电器。但是需要注意的是,如果控制电源关闭,使用可控硅的伺服驱动器的动态制动功能也将关闭。而使用继电器的伺服驱动器,掉电或报警时保持动态制动状态。五、动态制动五、动态制动动态制动电阻动态制动电阻 为了使动态制动电路工作,必须有一些消除电机转子能量的途径,这就是动态制动电阻的作用。这个电阻消耗了电机的能量,从而使电机快速停止成为可能。然而,有些伺服驱动器(如双继电器版本)内并没有动态制动电阻,那是因为电机绕组的阻抗已经足够用于制动了。六、再生六、再生 再生是在电机减速过程中的一种动作,此时电机等效为一个发电机。再生吸收了旋转负载的动能,并
8、将它转化为电能,回馈到驱动器。六、再生六、再生再生的目的再生的目的 再生有两个主要功能:1)消耗运动负载的惯性能量;2)快速地对主电容(C1)放电。当一套EDB伺服系统运行在额定转速并且带着允许的最大负载惯量,EDB伺服驱动器必须吸收停止负载时产生的全部能量而不损坏系统。如果系统运行在超过额定转速或者带着超过允许的最大负载惯量,那么必须有外部再生。再生值依赖三个因素:转矩、减速度和运动周期。这个值通常在选型软件中计算并且显示为电阻功率。然而,如果需要也可以手工计算。当再生电路中需要更大的元器件时必须有外部再生。有时,在一些特殊应用中C1或R1的功率不够大,在这种情况下,就需要一个外部的电阻或电
9、容作为内部元器件的补充。六、再生六、再生再生的目的再生的目的 EDC伺服驱动器只有电容C1用于内部再生。如果需要外部再生,则需要将外部再生单元接到驱动器的P和N端子上。如果一个系统中有多个这类的伺服驱动器,通过将每一台驱动器的所有P端子连接在一起、所有N端子连接在一起,可能可以增加再生的容量。这相当于将所有的C1并联。但是这必须依赖于对系统执行周期的完整分析。5.0kW以下的EDB伺服驱动器都有内部电阻R1和电容C1。如果需要外部再生,必须由技术服务人员将内部R1去掉,并且在P和B端子上外接电阻。六、再生六、再生时序时序 在下面的例子中,假定有200V的电源连接到伺服驱动器,并参考简单的再生电
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