伺服驅(qū)動(dòng)器工作原理

目前主流的伺服驅(qū)動(dòng)器均采用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）作為控制核心，伺服驅(qū)動(dòng)器（圖1）可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，實(shí)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(jì)的驅(qū)動(dòng)電路,IPM內(nèi)部集成了驅(qū)動(dòng)電路,同時(shí)具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測(cè)保護(hù)電路,在主回路中還加入軟啟動(dòng)電路,以減小啟動(dòng)過程對(duì)驅(qū)動(dòng)器的沖擊。功率驅(qū)動(dòng)單元首先通過三相全橋整流電路對(duì)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(dòng)三相永磁式同步交流伺服電機(jī)。功率驅(qū)動(dòng)單元的整個(gè)過程可以簡(jiǎn)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?span style="text-align:center;text-indent:2em;">

Elmo工業(yè)級(jí)驅(qū)動(dòng)器優(yōu)點(diǎn)

1）全系列的伺服驅(qū)動(dòng)器包括全功能的數(shù)字化運(yùn)動(dòng)控制器，和各種各樣的換相類型與位置反饋。SimplIQ系列是基于智能型的CANopen網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，追求快捷有力的實(shí)現(xiàn)精密的控制系統(tǒng)能力。SimplIQ系列伺服驅(qū)動(dòng)器運(yùn)用埃莫的Comer軟件，就能進(jìn)行設(shè)置、調(diào)試和編程。SimplIQ系列伺服驅(qū)動(dòng)器完全符合UL標(biāo)準(zhǔn)。

Gold系列與SimplIQ系列伺服驅(qū)動(dòng)器的差別

* 更高的伺服能力表現(xiàn)

* SimplIQ伺服驅(qū)動(dòng)器支持CANopen網(wǎng)絡(luò)；Gold系列伺服驅(qū)動(dòng)器則支持EtherCAT和CANopen網(wǎng)絡(luò)。

* Gold系列伺服驅(qū)動(dòng)器能支持各種反饋

* 只有GOLD系列具備 STO（安全轉(zhuǎn)矩關(guān)斷）

2) 智能功能

Elmo的SimpllQ數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)器結(jié)合了高功率密度，智能功能和空間友好的設(shè)計(jì)。本系列的所有驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)全數(shù)字運(yùn)動(dòng)控制器，其特點(diǎn)是電流、速度和位置循環(huán)以及廣泛的換向類型和位置反饋。

3) 先近的技術(shù)

驅(qū)動(dòng)器集成了Elmo的簡(jiǎn)化運(yùn)動(dòng)控制核心技術(shù)，該技術(shù)支持編程能力并支持標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。

每一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字驅(qū)動(dòng)器都作為一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備運(yùn)行，或者作為一個(gè)分布式配置的多軸網(wǎng)絡(luò)的一部分，并且可以很容易地配置，調(diào)整和編程與Elmo的作曲家軟件。

伺服驅(qū)動(dòng)器控制交流永磁伺服電機(jī)

隨著現(xiàn)代電機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、永磁材料技術(shù)、交流可調(diào)速技術(shù)及控制技術(shù)等支撐技術(shù)的快速發(fā)展，使得永磁交流伺服技術(shù)有著長(zhǎng)足的發(fā)展。永磁交流伺服系統(tǒng)的性能日漸提高，趨于合理，使得永磁交流伺服系統(tǒng)取代直流伺服系統(tǒng)尤其是在高精度、要求的伺服驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域成了現(xiàn)代電伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。

伺服驅(qū)動(dòng)器在控制交流永磁伺服電機(jī)時(shí)，可分別工作在電流（轉(zhuǎn)矩）、速度、位置控制方式下。系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示由于交流永磁伺服電機(jī)（pmsm）采用的是磁鐵勵(lì)磁，其磁場(chǎng)可以視為是恒定；同時(shí)交流永磁伺服電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速就是同步轉(zhuǎn)速，即其轉(zhuǎn)差為零。這些條件使得交流伺服驅(qū)動(dòng)器在驅(qū)動(dòng)交流永磁伺服電機(jī)時(shí)的數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜程度得以大大的降低。從圖4可以看出，系統(tǒng)是基于測(cè)量電機(jī)的兩相電流反饋（ia、ib）和電機(jī)位置。將測(cè)得的相電流（ia、ib）結(jié)合位置信息，經(jīng)坐標(biāo)變化（從a，b，c坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)子d，q坐標(biāo)系），得到id、iq分量，分別進(jìn)入各自得電流調(diào)節(jié)器。電流調(diào)節(jié)器的輸出經(jīng)過反向坐標(biāo)變化（從d，q坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到a，b，c坐標(biāo)系），得到三相電壓指令。控制芯片通過這三相電壓指令，經(jīng)過反向、后，得到6路pwm波輸出到功率器件，控制電機(jī)運(yùn)行。系統(tǒng)在不同指令輸入方式下，指令和反饋通過相應(yīng)的控制調(diào)節(jié)器，得到下一級(jí)的參考指令。在電流環(huán)中，d，q軸的轉(zhuǎn)矩電流分量（iq）是速度控制調(diào)節(jié)器的輸出或外部給定。而一般情況下，磁通分量為零（id=0），但是當(dāng)速度大于限定值時(shí)，可以通過弱磁（id《0），得到更高的速度值。

從a，b，c坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到d，q坐標(biāo)系有克拉克（clarke）和帕克（park）變換來是實(shí)現(xiàn)；從d，q坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到a，b，c坐標(biāo)系是有克拉克和帕克的逆變換來是實(shí)現(xiàn)的。