伺服驅(qū)動器控制交流永磁伺服電機

隨著現(xiàn)代電機技術(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)動領(lǐng)域成了現(xiàn)代電伺服驅(qū)動系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢。

伺服驅(qū)動器在控制交流永磁伺服電機時，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（pmsm）采用的是磁鐵勵磁，其磁場可以視為是恒定；同時交流永磁伺服電機的電機轉(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)動器在驅(qū)動交流永磁伺服電機時的數(shù)學模型的復(fù)雜程度得以大大的降低。從圖4可以看出，系統(tǒng)是基于測量電機的兩相電流反饋（ia、ib）和電機位置。將測得的相電流（ia、ib）結(jié)合位置信息，經(jīng)坐標變化（從a，b，c坐標系轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)子d，q坐標系），得到id、iq分量，分別進入各自得電流調(diào)節(jié)器。電流調(diào)節(jié)器的輸出經(jīng)過反向坐標變化（從d，q坐標系轉(zhuǎn)換到a，b，c坐標系），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，控制電機運行。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），但是當速度大于限定值時，可以通過弱磁（id《0），得到更高的速度值。

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

伺服驅(qū)動器的幾種工作方式

對于伺服驅(qū)動器可以選擇的工作方式有：開環(huán)模式，電壓模式，電流模式(力矩模式)，IR補償模式，Hall速度模式，編碼器速度模式，測速機模式，模擬位置環(huán)模式(ANP模式)。(以上模式并不全部存在于所有型號的驅(qū)動器中)

電流模式(力矩模式)

輸入命令電壓控制驅(qū)動器的輸出電流(力矩)。驅(qū)動器調(diào)整負載率以保持命令電流值。如果驅(qū)動器可以速度或位置環(huán)工作，一般都含有此模式。

IR補償模式

輸入命令控制電機速度。IR補償模式可用于控制無速度反饋裝置電機的速度。驅(qū)動器會調(diào)整負載率來補償輸出電流的變動。當命令響應(yīng)為線性時，在力矩擾動情況下，此模式的精度就比不上閉環(huán)速度模式了。

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伺服驅(qū)動器的工作原理

伺服驅(qū)動器在控制信號的作用下驅(qū)動執(zhí)行電機，因此驅(qū)動器是否能正常工作直接影響設(shè)備的整體性能。在伺服控制系統(tǒng)中，伺服驅(qū)動器相當于大腦，執(zhí)行電機相當于手腳。而伺服驅(qū)動器在伺服控制系統(tǒng)中的作用就是調(diào)的轉(zhuǎn)速，因此也是一個自動調(diào)速系統(tǒng)。

驅(qū)動器的核心主控板，驅(qū)動器由繼電器板傳遞控制信號和檢測信號，完成上圖的雙閉環(huán)控制，包括轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和電流調(diào)節(jié)，實現(xiàn)執(zhí)行電機的轉(zhuǎn)速控制和換相控制。驅(qū)動器的驅(qū)動板從主控板接受信號驅(qū)動功率變換電路，實現(xiàn)執(zhí)行電機的正常工作。

伺服系統(tǒng)的分類及組成

伺服系統(tǒng)按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分為開環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)、半閉環(huán)系統(tǒng)、復(fù)合控制系統(tǒng)。

具有反饋的閉環(huán)自動控制系統(tǒng)由位置檢測部分、偏差放大部分、執(zhí)行部分及被控對象組成。

伺服系統(tǒng)的性能要求

伺服系統(tǒng)必須具備可控性好，穩(wěn)定性高和適應(yīng)性強等基本性能。說明一下，可控性好是指訊號消失以后，能立即自行停轉(zhuǎn)；穩(wěn)定性高是指轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的增加而均勻下降；適應(yīng)性強是指反應(yīng)快、靈敏、響態(tài)品質(zhì)好。

伺服驅(qū)動器維修的問題特征 

1、上電，伺服驅(qū)動器未承受發(fā)動信號，伺服驅(qū)動器在體系自檢完畢后，即報出OC問題。問題原因如下。 （1）伺服驅(qū)動器的三相輸出電流檢測電路損壞，誤流問題，如電流互感器內(nèi)部電路損壞，誤報出嚴峻過流問題。 （2）伺服驅(qū)動器上電后，但回絕一切操作，呈現(xiàn)類似于程序進入死循環(huán)的"死機"現(xiàn)象，先不要容易判斷為MCU問題，出于保護意圖,故回絕一切操作,以免造成人為的問題擴展。 （3）伺服驅(qū)動器空載或輕載運轉(zhuǎn)正常，但帶上一定負載后，呈現(xiàn)電動機振蕩、輸出電壓偏相問題等。

 2、驅(qū)動電路自身問題。 （1）驅(qū)動電路不能輸出正常的驅(qū)動脈沖，多為電流輸出才能缺乏。驅(qū)動IC的后置放大器低效，元件變值等。 （2）驅(qū)動供電電源電壓的低落為驅(qū)動IC內(nèi)部欠電壓電路所偵測，驅(qū)動IC報出OC問題。 伺服驅(qū)動器維修問題原因如下 （1）驅(qū)動電路的供電電源電流(功率)輸出才能缺乏。 （2）驅(qū)動IC或驅(qū)動后置放大器低效，輸出內(nèi)阻變大，使驅(qū)動脈沖的電壓起伏或電流起伏缺乏。 （3）某只或數(shù)只IGBT低效，導通內(nèi)阻變大，導通管壓降增大。