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交流伺服驱动器特点和应用
发布时间:2021-01-12 00:00:00 浏览次数:

交流伺服驱动器借鉴并应用了变频的技术,在直流电机的伺服控制的基础上通过变频PWM方式模仿直流电机的控制方式来实现的,也就是说交流伺服电机必然有变频的这一环节。

与变频器一样,也是将工频交流电先整流成直流电,然后通过可控制门极的各类晶体管(IGBT,IGCT等)通过载波频率和PWM调节逆变为频率可调的交流电,波形类似于正余弦的脉动电。

伺服驱动器发展了变频技术,在驱动器内部的电流环,速度环和位置环(变频器没有该环)都进行了比一般变频更精确的控制技术和算法运算,主要的一点可以进行精确的位置控制。

现在的交流伺服的控制部分采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心,其优点是可以实现比较复杂的控制算法,来完成伺服系统的闭环控制,包括力矩、速度和位置等闭环控制。

交流伺服的应用领域:

凡是对位置,速度和力矩的控制精度要求比较高的场合,都可以采用交流伺服驱动。如机床、印刷设备、包装设备、纺织设备、激光加工设备、机器人、电子、制药、金融机具、自动化生产线等。因为伺服多用在定位、速度控制场合,所以伺服又称为运动控制。

1、 冶金、钢铁—连铸拉坯生产线、铜杆上引连铸机、喷印标记设备、冷连轧机,定长剪切、自动送料、转炉倾动。

2、 电力、电缆—水轮机调速器、风力发电机变桨系统、拉丝机、对绞机、高速编织机、卷线机、喷印标记设备等

3、 石油、化工—挤压机、胶片传动带、大型空气压缩机、抽油机等。

4、 化纤和纺织–纺纱机、精纺机、织机、梳棉机、横边机等。

5、 汽车制造业—发动机零部件生产线、发动机组装生产线,整车装配线、车身焊接线、检测设备等。

6、 机床制造业—车床、龙门刨、铣床、磨床、机械加工中心、制齿机等。

7、 铸件制造业—机械手、转炉倾动、模具加工中心等。

8、 橡塑制造业–塑料压延机、塑料薄膜袋封切机、注塑机、挤出机、成型机、涂塑复合机、拉丝机等。

9、 电子制造业—印刷电路板(PCB)设备、半导体器件设备(光刻机、晶圆加工机等)、液晶显示器(LCD)设备、整机联装及表面贴装(SMT)设备、激光设备(切割机、雕刻机等)、通用数控设备、机械手等。

10、造纸业—纸张传送设备、特种纸造纸机械等。

11、食品制造业—原料加工设备、灌装机械、封口机、其他食品包装及印刷设备等

12、制药业—原料加工机械、制剂机械、饮片机械、印刷及包装机械等

13、交通—地铁屏蔽门、电力机车、船舶导航等

14、物流、装卸、搬运—自动仓库、搬运车、立体车库、传动带、机器人、起重设备和搬运设备等

15、建筑—电梯、传送带、自动旋转门、自动开窗等

16、医疗—CT、X光机、核磁共振MRI等

17、试验设备—汽车试验设备、扭矩试验设备等

总之,学好伺服驱动的应用,可以设计出很多产品,而且都是很高端产品,对职业的发展意义重大。未来一段时间,我们可以着重学习伺服驱动的应用。

伺服应用的4大难题

1  怎样判断伺服电机与伺服驱动器的故障区别?

看驱动器上的错误、报警号,然后查手册。如果连报警都没有了,那自然就是驱动器故障,当然,还有可能是根本伺服就没有故障,而是控制信号错误导致伺服没有动作。

除了看驱动器上的错误、报警号,然后查手册外,有时最直接判断方法是更换,如X与Z轴伺服互换(型号相同才可以)。或修改参数,如把X轴锁住,不让系统检测X轴 。

但应注意:X轴与Z轴互换,即使型号相同,进口设备也可能因为负载不同、参数不同而产生问题。当然,如果是国产设备,通常不会针对使用情况调整伺服参数,一般不会有问题。但应注意X轴与Z轴电机功率转矩是否相同、电机丝杆是否直联以及电子齿轮减速比方面事宜。  

2  交流同步伺服、交流异步伺服的额定转速与极数是否有关?n1=60f/2p,额定转速以下输出恒转矩,额定转速以上恒功率,那么额定转速的界定是由电机本身的机械决定还是驱动器来决定?

当然有关,同步转速n1=60f/2p,异步机还有滑差s,n=(1-s)n1,同步机n=n1,2p为极对数。控制中弱磁速度的界定是由驱动器判断的。

额定转速可以由几个方面决定:同步伺服的反电势高低、电机铁心材料允许的驱动电流交变频率、额定转矩下电机的最大功率、最高温升等,最主要还是反电势;异步电机主要受材料允许的最高频率以及极对数限制。

额定转速的界定由电机本身的机械和电器特性来决定。

3  交、直流伺服的区分是否取决于驱动器与电机间的电流或电压的形式?但直流无刷伺服的电流方向也变化?是否可以理解为交流?交流伺服是否是以直流无刷伺服的原理为基础演变的?

交流伺服通常指以正弦波驱动方式的伺服,无刷驱动相当于整流子数为6(7)的有刷直流电机的控制精度,一般低速特性较差。商业上也有称他为交流伺服,仅因为他甩掉了电刷,但特性恐怕比好的交流伺服、直流伺服有差距,10000倍的调速比无刷电机绝难达到。

直流无刷马达其实是自控式永磁同步马达的一种,不过是矩形波供电,而通常说的永磁同步马达是正弦波供电的。之所以说是“直流电机”,主要考虑到无刷马达的控制器相当于直流有刷马达的电刷和换向器,实现“电子换向”,从直流母线侧看相当于直流电机。

直流伺服用于直流电机,不是直流无刷电机;直流无刷电机与交流伺服电机其实是一回事,就是交流同步电机(交流永磁同步伺服电机)。

4  电机的极对数?

n1=60*f/2p

p一般表示电机的极对数数,2p是极数。1对极包括N极和S极,极数当然是极对数的两倍。同步电机机械转速=60*运行频率/极对数;异步电机机械转速=60*运行频率*(1-滑差率)/极对数 。

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