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伺服驱动器的使用原理及种类

作者:admin 时间:2019-01-07 20:19
    不管是什么机器在使用之前大家都应该先了解它的工作原理,只有了解了工作原理才能够正确的使用。伺服驱动器也是有自己的工作原理的,因此大家在使用伺服驱动器之前一定要先了解它的原理。那么,伺服驱动器的基本工作原理是什么样的呢?


    一个最简易的伺服控制单元,就是一个伺服电机加伺服控制器,今天就来解析下伺服电机与伺服控制器。

    电机动作的原理右手螺旋法则(安培定则)--通电生磁安培定则,也叫右手螺旋定则,是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。

    通电直导线中的安培定则:用右手握住通电直导线,让大拇指指向电流的方向,那么四指的指向就是磁感线的环绕方向;通电螺线管中的安培定则:用右手握住通电螺线管,使四指弯曲与电流方向一致,那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。

    弗来明左手法则--磁生力

    确定载流导线在外磁场中受力方向的定则。又称电动机定则。左手平展,大拇指与其余4指垂直,手心冲着N级,4指为电流方向,大拇指为载流导线在外磁场中受力方向。

    DC伺服马达结构

    伺服驱动器控制单元

    SERVO语源自拉丁语,原意为"奴隶"的意思,指经由闭环控制方式达到一个机械系统的位置,扭矩,速度或加速度的控制,是自动控制系统中的执行单元,是把上位控制器的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

    1.控制器:动作指令信号的输出装置。

    2.驱动器:接收控制指令,并驱动马达的装置。

    3.伺服马达:驱动控制对象、并检出状态的装置。

    伺服马达的种类

    伺服马达的种类,大致可分成以下三种:

    1.同步型:采用永磁式同步马达,停电时发电效应,因此刹车容易,但因制程材料上的问题,马达容量受限制。(回转子:永久磁铁;固定子:线圈)

    2.感应型:感应形马达与泛用马达构造相似,构造坚固、高速时转矩表现良好,但马达较易发热,容量(7.5KW以上)大多为此形式。(回转子、固定子皆为线圈)

    3.直流型:直流伺服马达,有碳刷运转磨耗所产生粉尘的问题,于无尘要求的场所就不宜使用,以小容量为主。(回转子:线圈;固定子:永久磁铁;整流子:磁刷)

    SM同步形伺服马达

    特长优点:1.免维护。2.耐环境性佳。3.转矩特性佳,定转矩。4.停电时可发电刹车。5.尺寸小、重量轻。6.高效率。

    缺点:1.AMP较DC形构造复杂。2.MOTOR及AMP必需1:1搭配使用。3.永久磁石有消磁的可能。

    IM感应形伺服马达

    特长优点:1.维护容易。2.耐环境性佳。3.高速时,转矩特性佳。4.可制做大容量,效率佳。5.构造坚固。

    缺点:1.小容量机种,效率差。2.AMP较DC形构造复杂。3.停电时,无法动态刹车。4.随温度变动影响特性。5.AMP与MOTOR必需1:1使用

    DC直流形伺服马达

    特长优点:1.伺服驱动器构造简单。2.停电时可发电刹车。3.体积小、价格低。4.效率佳。

    缺点:1.整流子外围需定期保养。2.碳刷磨耗产生(碳粉),无法应用于要求凊絜的场所。3.因整流器碳刷的问题,高速时转矩差。4.永久磁石有消磁的可能。

    伺服驱动器的控制原理

    伺服驱动器的最大特色:透过回馈信号的控制方式〔可做指令值与目标值的比较,因而大幅减少误差状况〕。

    何谓回馈信号:向控制对象下达指令后,正确的追踪并查明现在值,且随时回馈控制内容的偏差值、待目标物到达目的地后,回馈位置值,如此反复动作。

    控制流程:检测机械本体之位置检出,回路为封闭系统,称之为全闭回路。相反,检测马达轴端之回路系统就称为半闭回路。

    伺服驱动器的内部构成

    整流部:通过整流部,将交流电源变为直流电源,经电容滤波,产生平稳无脉动的直流电源。

    逆变部:由控制部过来的SPWM信号,驱动IGBT,将直流电源变为SPWM波形,以驱动伺服电机。

    控制部分:伺服单元采用全数字化结构,通过高性能的硬件支持,实现闭环控制的软件化,现在所有的伺服已采用(DSP数字信号处理)芯片,DSP,能够执行位置、速度、转矩和电流控制器的功能。给出PWM信号控制信号作用于功率驱动单元,并能够接收处理位置与电流反馈,具有通讯接口。
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