伺服驱动器是怎样来驱动伺服电机?伺服驱动器工作原理和控制方式!
伺服驱动器又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”,工作原理是用来控制伺服电机的一种控制器,其作用类似于变频器作用于普通交流马达,属于伺服系统的一部分,主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制,实现高精度的传动系统定位,目前是传动技术的高端产品。
是通过放大plc发出的脉冲信号来驱动?
不是简单放大,PLC输出的只是方波,而驱动器输出的是正弦波。可以理解成PLC的脉冲是伺服驱动器的工作指令,好比领导的工作指示,伺服驱动器是给领导干活的干事,领导要求干事的这么干,干事的具体如何做还是要自己动脑筋的。伺服驱动器,可以理解成一个能满足伺服电机工作的交流电源,它驱动伺服电机时候,并不是直接把PLC的脉冲简单放大而是理解这些脉冲是做什么的,然后通过PWM方式模拟输出正弦波来控制伺服电机工作。
一般PLC发脉冲,是PLS脉冲,就是脉宽和间隔是固定的方波,这个方波的个数,可以理解成“步距”,就是一个脉冲下来,伺服电机要走“一步”(就是转动多少角度),所以脉冲方波个数越多,伺服电机转动的角度就对于越多,所以伺服驱动器就要输出能让伺服电机转动多少角度的波形了,但是伺服电机无法像步进电机那样来靠电机结构简单完成了,它需要有个位置环来做闭环,也就是靠编码器的脉冲测量当前的电机转角变化了多少,然后再通过PID来调整输出电压和输出频率了。
也就是伺服驱动器要把接受到的PLC脉冲和电机反馈回来的编码器脉冲来比较(可以简单理解成相减),然后经过PID计算后输出一个值,再给到所谓速度环和电流环,再计算,最后通过PWM手段来控制IGBT模块,输出一定方波来模拟正弦波控制伺服电机的转速来满足它要转动到什么角度位置。从底层的角度来看,伺服驱动器的控制和矢量变频器的控制是差不多的。
伺服驱动器工作原理和控制方式!
伺服驱动器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心,可以实现比较复杂的控制算法,实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块(IPM)为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入了软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。
首先功率驱动单元通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流,得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电,再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程,整流单元(AC-DC)主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。
一般伺服都有三种控制方式:位置控制方式、转矩控制方式、速度控制方式。
1、位置控制:位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小,通过脉冲的个数来确定转动的角度,也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值,由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制,所以一般应用于定位装置。
2、转矩控制:转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小,可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小,也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。
应用主要在对材质的手里有严格要求的缠绕和放卷的装置中,例如绕线装置或拉光纤设备,转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。
3、速度模式:通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制,在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位,但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号,此时的电机轴端的编码器只检测电机转速,位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了,这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差,增加了整个系统的定位精度。
提供技术支如果对电机的速度、位置都没有要求,只要输出一个恒转矩,当然是用转矩模式。如果对位置和速度有一定的精度要求,而对实时转矩不是很关心,用转矩模式不太方便,用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好的闭环控制功能,用速度控制效果会好一点,如果本身要求不是很高,或者基本没有实时性的要求,采用位置控制方式。