伺服驅(qū)動器原理與云母電阻作用及選擇 伺服驅(qū)動器原理與云母電阻作用及選擇：常州博邦電氣專業(yè)生產(chǎn)：鋁殼制動電阻、云母電阻、波紋制動電阻、剎車制動電阻、制動電阻箱、制動電阻柜等，聯(lián)系電話：0519-83188328 18015013058 專業(yè)鑄就經(jīng)典！
一、伺服驅(qū)動器
（一）、伺服驅(qū)動器的含義
伺服驅(qū)動器（servo drives）又稱為“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用來控制伺服電機(jī)的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達(dá)，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服馬達(dá)進(jìn)行控制，實現(xiàn)高精度的傳動系統(tǒng)定位，目前是傳動技術(shù)的高端產(chǎn)品。
（二）、伺服驅(qū)動器的工作原理
目前主流的伺服驅(qū)動器均采用數(shù)字信號處理器（DSP）作為控制核心，可以實現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模塊（IPM）為核心設(shè)計的驅(qū)動電路,IPM內(nèi)部集成了驅(qū)動電路,同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護(hù)電路,在主回路中還加入軟啟動電路,以減小啟動過程對驅(qū)動器的沖擊。功率驅(qū)動單元首先通過三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流，得到相應(yīng)的直流電。經(jīng)過整流好的三相電或市電，再通過三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來驅(qū)動三相永磁式同步交流伺服電機(jī)。功率驅(qū)動單元的整個過程可以簡單的說就是AC-DC-AC的過程。整流單元（AC-DC）主要的拓?fù)潆娐肥侨嗳珮虿豢卣麟娐贰?/P>
伺服驅(qū)動器原理與云母電阻作用及選擇：常州博邦電氣專業(yè)生產(chǎn)：鋁殼制動電阻、云母電阻、波紋 制動電阻、剎車制動電阻、制動電阻箱、制動電阻柜等，聯(lián)系電話：0519-83188328 18015013058 專業(yè)鑄就經(jīng)典！隨著伺服系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用，伺服驅(qū)動器使用、伺服驅(qū)動器調(diào)試、伺服驅(qū)動器維修都是伺服驅(qū)動器在當(dāng)今比較重要的技術(shù)課題，越來越多工控技術(shù)服務(wù)商對伺服驅(qū)動器進(jìn)行了技術(shù)深層次研究。
（三）、伺服驅(qū)動器進(jìn)給系統(tǒng)的基本要求
1、 調(diào)速范圍寬
2、定位精度高
3、有足夠的傳動剛性和高的速度穩(wěn)定性
4、快速響應(yīng)，無超調(diào)
為了保證生產(chǎn)率和加工質(zhì)量，除了要求有較高的定位精度外，還要求有良好的快速響應(yīng)特性，即要求跟蹤指令信號的響應(yīng)要快，因為數(shù)控系統(tǒng)在啟動、制動時，要求加、減加速度足夠大，縮短進(jìn)給系統(tǒng)的過渡過程時間，減小輪廓過渡誤差。
5、低速大轉(zhuǎn)矩，過載能力強(qiáng)
一般來說，伺服驅(qū)動器具有數(shù)分鐘甚至半小時內(nèi)1.5倍以上的過載能力，在短時間內(nèi)可以過載4～6倍而不損壞。
6、可靠性高
要求數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)可靠性高、工作穩(wěn)定性好，具有較強(qiáng)的溫度、濕度、振動等環(huán)境適應(yīng)能力和很強(qiáng)的抗干擾的能力。
對電機(jī)的要求
1、從最低速到最高速電機(jī)都能平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動要小，尤其在低速如0.1r/min或更低速時，仍有平穩(wěn)的速度而無爬行現(xiàn)象。
2、電機(jī)應(yīng)具有大的較長時間的過載能力，以滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求。一般直流伺服電機(jī)要求在數(shù)分鐘內(nèi)過載4～6倍而不損壞。
3、為了滿足快速響應(yīng)的要求，電機(jī)應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并具有盡可能小的時間常數(shù)和啟動電壓。
4、電機(jī)應(yīng)能承受頻繁啟、制動和反轉(zhuǎn)。
（四）、伺服驅(qū)動器的基本參數(shù)
位置比例增益
1、設(shè)定位置環(huán)調(diào)節(jié)器的比例增益；
2、設(shè)置值越大，增益越高，剛度越大，相同頻率指令脈沖條件下，位置滯后量越小。但數(shù)值太大可能會引起振蕩或超調(diào)；
3、參數(shù)數(shù)值由具體的伺服系統(tǒng)型號和負(fù)載情況確定。
位置前饋增益
1、設(shè)定位置環(huán)的前饋增益；
2、設(shè)定值越大時，表示在任何頻率的指令脈沖下，位置滯后量越小；
3、位置環(huán)的前饋增益大，控制系統(tǒng)的高速響應(yīng)特性提高，但會使系統(tǒng)的位置不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生振蕩；
4、不需要很高的響應(yīng)特性時，本參數(shù)通常設(shè)為0表示范圍：0~100%。
速度比例增益
1、設(shè)定速度調(diào)節(jié)器的比例增益；
2、設(shè)置值越大，增益越高，剛度越大。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的伺服驅(qū)動系統(tǒng)型號和負(fù)載值情況確定。一般情況下，負(fù)載慣量越大，設(shè)定值越大；
3、在系統(tǒng)不產(chǎn)生振蕩的條件下，盡量設(shè)定較大的值。
速度積分時間常數(shù)
1、設(shè)定速度調(diào)節(jié)器的積分時間常數(shù)；
2、設(shè)置值越小，積分速度越快。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的伺服驅(qū)動系統(tǒng)型號和負(fù)載情況確定。一般情況下，負(fù)載慣量越大，設(shè)定值越大；
3、在系統(tǒng)不產(chǎn)生振蕩的條件下，盡量設(shè)定較小的值。
速度反饋濾波因子
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1、設(shè)定速度反饋低通濾波器特性；
2、數(shù)值越大，截止頻率越低，電機(jī)產(chǎn)生的噪音越小。如果負(fù)載慣量很大，可以適當(dāng)減小設(shè)定值。數(shù)值太大，造成響應(yīng)變慢，可能會引起振蕩；
3、數(shù)值越小，截止頻率越高，速度反饋響應(yīng)越快。如果需要較高的速度響應(yīng)，可以適當(dāng)減小設(shè)定值。
最大輸出轉(zhuǎn)矩設(shè)置
1、設(shè)置伺服電機(jī)的內(nèi)部轉(zhuǎn)矩限制值；
2、設(shè)置值是額定轉(zhuǎn)矩的百分比；
3、任何時候，這個限制都有效定位完成范圍；
4、設(shè)定位置控制方式下定位完成脈沖范圍；
5、本參數(shù)提供了位置控制方式下驅(qū)動器判斷是否完成定位的依據(jù)，當(dāng)位置偏差計數(shù)器內(nèi)的剩余脈沖數(shù)小于或等于本參數(shù)設(shè)定值時，驅(qū)動器認(rèn)為定位已完成，到位信號為 ON否為OFF；
6、在位置控制方式時，輸出位置定位完成信號，加減速時間常數(shù)；
7、設(shè)置值是表示電機(jī)從0~2000r/min的加速時間或從2000~0r/min的減速時間；
8、加減速特性是線性的到達(dá)速度范圍；
9、設(shè)置到達(dá)速度；
10、在非位置控制方式下，如果電機(jī)速度超過本設(shè)定值，到達(dá)開關(guān)信號為ON，否則為OFF；
11、在位置控制方式下，不用此參數(shù)；
12、與旋轉(zhuǎn)方向無關(guān)。
調(diào)速比1：5000
轉(zhuǎn)數(shù)比0.3：1500
有位置控制
有零速鎖定
過載能力200[%]―300[%]
起動力矩大
轉(zhuǎn)速不受負(fù)載影響
三閉環(huán)控制
（五）、伺服驅(qū)動器的應(yīng)用領(lǐng)域
伺服驅(qū)動器廣泛應(yīng)用于注塑機(jī)領(lǐng)域、紡織機(jī)械、包裝機(jī)械、數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域等。
（六）、伺服驅(qū)動器與變頻器的區(qū)別
1、伺服驅(qū)動器通過自動化接口可很方便地進(jìn)行操作模塊和現(xiàn)場總線模塊的轉(zhuǎn)換，同時使用不同的現(xiàn)場總線模塊實現(xiàn)不同的控制模式(RS232、RS485、光纖、InterBus、ProfiBus)，而通用變頻器的控制方式比較單一。
2、伺服驅(qū)動器直接連接旋轉(zhuǎn)變壓器或編碼器，構(gòu)成速度、位移控制閉環(huán)。而通用變頻器只能組成開環(huán)控制系統(tǒng)。
3、伺服驅(qū)動器的各項控制指標(biāo)(如穩(wěn)態(tài)精度和動態(tài)性能等)優(yōu)于通用變頻器。
二、伺服驅(qū)動器用制動電阻
（一）、伺服驅(qū)動器用云母電阻的作用
伺服驅(qū)動器制動時，能量哪里去了呢？ 這就是云母電阻的作用，把動能轉(zhuǎn)換成電能釋放掉。 驅(qū)動器中通常有電容，用來存貯轉(zhuǎn)換出的電能，但是電容的容量有限，超出部分就需要用云母電阻來釋放掉。
（二）伺服驅(qū)動器的云母電阻在什么情況下容易燒掉？
在超負(fù)載、頻繁啟停的情況下制動電阻比較容易燒掉，另外制動電阻的功率過小也會比較容易燒掉；選擇時要關(guān)注云母電阻阻值，說明書肯定有最小阻值要求的，當(dāng)電阻過小時，泄放電流太大會燒壞伺服內(nèi)的電子器件。當(dāng)然電阻太大，電能釋放速度慢也會導(dǎo)致內(nèi)部電壓上升，損壞驅(qū)動器內(nèi)電子元件，所以要按照說明書的推薦值來選擇。
（三）、伺服驅(qū)動器云母電阻的選擇
電機(jī)的輸出力矩與轉(zhuǎn)速的方向相反時，能量從負(fù)載端回傳到驅(qū)動器內(nèi)，此能量灌注到電容中，產(chǎn)生DCBus中的電壓上升。當(dāng)上升到某一值時，回灌的能量就需要云母電阻來消耗。
下面為估算云母電阻的功率分兩種情形：
1、電機(jī)對外做功，作頻繁起停的場合根據(jù)下面公式：(焦耳) 電機(jī)回灌能量(2000 rpm剎車至0)； Wr：電機(jī)轉(zhuǎn)速，rpm J：電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量：驅(qū)動器電容吸收能量；假設(shè)負(fù)載慣量為電機(jī)慣量的N倍，則從2000rpm剎車至0時，回灌能量為（N+1）× 。所需云母電阻需要消耗（N+1）× － 焦耳。假設(shè)往返動作周期為T sec，那么所需云母電阻的功率為（（N+1）× － ）/ T 例如：以1KW電機(jī)為例，其轉(zhuǎn)子慣量為2.6E-4（ ），EDB驅(qū)動器電容吸收能量約為14.5焦耳（外部3相輸入電源為220V）。假設(shè)往返動作為T=0.5 sec，最高轉(zhuǎn)速為2000rpm，負(fù)載慣量為電機(jī)慣量的5倍，則所需云母電阻功率為（（5＋1）×5.7－14.5）/ 0.5＝39.4W，如果此功率大于驅(qū)動器內(nèi)部制動電阻功率，則需要外接制動電阻。
2、電機(jī)對外做負(fù)功 當(dāng)電機(jī)扭矩輸出與電機(jī)轉(zhuǎn)動方向相反，此時伺服電機(jī)作負(fù)功，大量能量需要制動電阻消耗。 外部負(fù)載扭矩作負(fù)功：P=TL* Wr TL：外部負(fù)載扭矩 N.M Wr：rad/s；例如：當(dāng)外部負(fù)載扭矩為＋50％的額定扭矩，轉(zhuǎn)速達(dá)2000rpm時，那么以1KW電機(jī)（額定扭矩為4N.M）為例，使用者需要外接（0.5×4）×（2000×2× /60）＝419W，40Ω的制動電阻。
在實際運用中，可主要考慮第一種情況，在選擇云母電阻時，也需要留出20％左右的余量，如果電網(wǎng)電壓偏高，驅(qū)動器內(nèi)部電容吸收能量將大為降低。云母電阻需要選擇功率更大。驅(qū)動器內(nèi)部云母電阻為50W，50Ω。
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