随着现代电机技术、现代电子技术、微电子技术、新材料技术、交流可调速技术及控制技术等支撑技术的快速发展,使得鑫台铭交流伺服技术有着长足的发展。四川鑫台铭交流伺服系统的性能日渐提高,价格趋于合理,使得鑫台铭交流伺服系统取代直流伺服系统尤其是在高精度、高性能要求的伺服驱动领域成了现代电动伺服驱动系统的一个发展趋势。
交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模式混合式的发展后,步进电机目前已经进入了全数字的时代。全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等确定,还充分发挥了数字控制在控制精度上的优势和控制方法的灵活,使伺服驱动器不仅结构简单,而且性能更加的可靠。
交流同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成。其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。我们的交流同步驱动器其集先进的控制技术和控制策略为一体,使其非常适用于高精度、高性能要求的伺服驱动领域,还体现了强大的智能化、柔性化是传统的驱动系统所不可比拟的。
目前主流的伺服驱动器均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,事项数字化、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、步进电机过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,步进电机以减小启动过程对驱动器的冲击。
伺服驱动器大体可以划分为功能比较独立的功率版和控制板两个模块。控制板是弱电部分,是电机的控制核心也是伺服驱动器技术核心控制算法的运行载体。控制板通过相应的算法输出PWM信号,作为驱动电路的驱动信号,来改逆变器的输出功率,以达到控制三相同步交流伺服电机的目的。
功率驱动单元首先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三相永磁式同步交流伺服电机。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。
逆变部分(DC-AC)采用采用的功率器件集驱动电路,保护电路和功率开关于一体的智能功率模块(IPM),主要拓扑结构是采用了三相桥式电路原理图见图3,利用了脉宽调制技术即PWM(Pulse Width Modulation)通过改变功率晶体管交替导通的时间来改变逆变器输出波形的频率,改变每半周期内晶体管的通断时间比,也就是说通过改变脉冲宽度来改变逆变器输出电压副值的大小以达到调节功率的目的。
控制单元是整个交流伺服系统的核心,实现系统位置控制、速度控制、转矩和电流控制器。所采用的数字信号处理器(DSP)除具有快速的数据处理能力外,还集成了丰富的用于电机控制的专用集成电路,如A/D转换器、PWM发生器、定时计数器电路、异步通讯电路、CAN总线收发器以及高速的可编程静态RAM和大容量的程序存储器等。
伺服驱动器通过采用磁场定向的控制原理( FOC) 和坐标变换,实现矢量控制(VC) ,同时结合正弦波脉宽调制(SPWM)控制模式对电机进行控制 。同步电动机的矢量控制一般通过检测或估计电机转子磁通的位置及幅值来控制定子电流或电压,这样,电机的转矩便只和磁通、电流有关,与直流电机的控制方法相似,可以得到很高的控制性能。对于同步电机,转子磁通位置与转子机械位置相同,这样通过检测转子的实际位置就可以得知电机转子的磁通位置,从而使同步电机的矢量控制比起异步电机的矢量控制有所简化。
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