交流伺服驱动器原理及调试
9交流伺服驱动器原理及调试
9交流伺服驱动器原理及调试交流伺服驱动器是现代工业控制系统中广泛应用的一种关键设备。
它通过对交流电源进行调整和控制来驱动伺服电机，从而实现对机械装置的精确控制。
本文将从原理和调试两个方面详细介绍交流伺服驱动器的工作原理和调试方法。
一、交流伺服驱动器的工作原理交流伺服驱动器主要由电源模块、控制模块和功率模块组成。
其工作原理如下：1.电源模块：交流伺服驱动器通过将交流电源转换为直流电源，提供给后续的驱动模块使用。
常见的电源模块有整流电路、滤波电路和电容充电电路等。
2.控制模块：控制模块是交流伺服驱动器的核心部分，主要包括控制算法和控制芯片。
控制算法根据输入的控制信号和反馈信号进行计算，生成驱动电机的控制信号。
控制芯片负责对控制信号进行处理和放大，将其送入功率模块。
3.功率模块：功率模块负责将控制信号转化为驱动电机所需的电流和电压。
常见的功率模块有功率放大器、PWM调制器和功率放大电路等。
二、交流伺服驱动器的调试方法1.确定基本参数：首先需要确定交流伺服驱动器的基本参数，包括电源电压、电机额定电流和速度等。
这些参数对于调试工作具有重要的参考价值。
2.接线调试：正确接线对于交流伺服驱动器的正常工作至关重要。
在接线调试时，应注意电源和地线的连接，确保连接正确且牢固。
3.设置控制参数：设置控制参数是交流伺服驱动器调试的重要一步。
通常需要设置反馈方式、速度和位置环的参数等。
这些参数的设置应根据具体的控制要求进行调整。
4.调试回路：在完成控制参数的设置后，可以进行回路调试。
回路调试主要针对驱动电机的速度和位置等进行调整，以保证控制精度和稳定性。
5.故障排除：在调试过程中，可能会出现一些故障，如电源故障、控制芯片故障等。
对于这些故障，需要依次排除，找出并修复故障点。
总结：通过以上的介绍，我们可以看出，交流伺服驱动器是一种应用广泛的关键设备，具有很高的控制精度和稳定性。
在调试过程中，需要注意接线调试和设置控制参数等步骤，以确保驱动器能够正常工作。
交流伺服驱动器原理及调试
交流伺服驱动器原理及调试伺服驱动器是一种用于控制伺服电机运动的装置，具有精准的位置控制、速度控制和力矩控制能力。
在现代工业自动化系统中，伺服驱动器被广泛应用于各种需要精密控制的设备和机械，如机床、机器人、印刷设备等。
伺服驱动器的原理可以简单概括为以下几个步骤：传感器检测反馈信号、伺服控制器处理信号、执行器实现控制动作。
首先，伺服驱动器通过传感器获取反馈信息，例如位置、速度或力矩。
常用的反馈装置有编码器、霍尔元件、传感器等。
传感器将检测到的信息转化为电信号，并传输给伺服控制器。
接下来，伺服控制器接收到传感器传输的反馈信号后，与设定的控制信号进行比较，计算出误差信号。
误差信号表示实际运动状态与设定运动状态之间的差异。
伺服控制器会利用PID控制算法或其他控制算法，根据误差信号调整输出信号。
最后，伺服驱动器将调整好的输出信号传输给执行器，如伺服电机。
执行器通过接收到的信号控制电机的运动，使其按照设定的速度、位置或力矩进行精确控制。
执行器通常由功率放大器和电机组成，功率放大器将控制信号放大，并通过控制电机的电流或电压来驱动电机。
调试伺服驱动器需要注意以下几个方面：1.传感器校准：传感器的准确性对于整个控制系统非常重要。
在调试过程中，需要确保传感器的安装位置正确、传输信号稳定，并对传感器进行校准，以确保输出信号的准确性。
2.控制参数调整：伺服控制器通常具有多个可调参数，如比例、积分和微分系数等。
这些参数的合理调整对于系统的稳定性和响应速度至关重要。
在调试过程中，需要通过试验和调整这些参数，找到最佳的控制效果。
3.稳定性测试：在完成基本的控制调试后，需要进行稳定性测试。
这包括检查伺服系统的静态误差和动态响应。
静态误差是指控制系统在稳态下输出与期望输出之间的差异，动态响应是指控制系统对于输入信号的快速响应能力。
4.故障排除：在调试过程中，可能会出现系统不稳定、震荡或其它异常情况。
这时需要通过对整个系统进行仔细检查，从传感器、控制器到执行器，逐一排查问题的根源，并采取相应的措施进行修复。
交流伺服驱动器原理及调试.共62页文档
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交流伺服驱动器原理及调试.
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5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
交流伺服驱动器原理及调试(2)
霍尔元件
PM SM M O TO R
ia ib
门极驱动电路 ADM C401
旋转变压器
RS232 串 口 键 盘 及
I/O
脉冲输
模拟量
+CAN 总 线 接 口
显示
控制
入接口
接口
控制电路
h
华22 中数控
四、伺服驱动器的接线：
1. 主回路接线： 1）.R、S、T电源线的连接； 2）伺服驱动器U、V、W与伺服电动机电源线U、 V、W之间的接线；
伺服驱动器
孙海亮
h
华1 中数控
主要内容：
一、伺服驱动器的种类及结构 二、伺服驱动器发展趋势
三、 伺服驱动器的原理： 四、伺服驱动器的接线：
五、 与伺服调节有关的参数及部分实验
六、 进给伺服常见报警
七、进给伺服驱动系统常见故障及处理
h
华2 中数控
一、伺服驱动器的种类及结构
h
华3 中数控
h
华4 中数控
（2） 功率电路 整流：三相整流桥 逆变：智能功率模块 电源：开关电源。
h
20
IPM
三相220V +
单相220V
开关电源 保护电路
驱动
显示、按键
26LS31
编码器 输出信号
光耦 5
输出
26LS32 FPGA
光耦
EPROMM
6 DSP
(ADSP2181)
光耦 8
输入
光耦 2
脉冲接口
X25163
16C550 电平变换
h
5
伺服驱动器的内部结构
9__交流伺服驱动器原理及调试
9__交流伺服驱动器原理及调试一、交流伺服驱动器原理交流伺服驱动器是控制伺服电机运行的装置，通过对伺服电机的控制来实现位置和速度的精确控制。
交流伺服驱动器包含了控制电路、功率电路和信号输入输出模块。
控制电路是交流伺服驱动器的核心，其主要功能是对输入的命令信号进行解析，并输出相应的控制信号给伺服电机。
控制电路一般采用数字信号处理器(DSP)或者可编程逻辑器件(FPGA)进行实现，通过对位置和速度信号的处理，输出电机相应的转矩和速度。
功率电路是将控制信号转化为适合伺服电机工作的高电压、大电流信号。
一般来说，功率电路由三相的PWM(inverter)、直流均压드라이버(voltage driver)以及三相电机组成。
PWM负责将电源直流电转化为三相线电压，而直流均压드라이버则将PWM输出的线电压转化为直流电，并稳定输出。
信号输入输出模块是用于与外部设备进行通信的接口，可以接收各种指令信号，控制伺服电机的启停、速度、位置和运动方向等。
二、交流伺服驱动器调试方法1.硬件连接检查：首先检查驱动器与电机之间的连接是否正确，包括电源和信号线是否连接正确，驱动器是否与控制器相连，并确保各个连接口的接触良好。
2.电机参数配置：根据具体的电机型号和驱动器的要求，配置驱动器的电机参数，主要包括极性、转矩常数、转矩限制和速度限制等。
正确的参数配置能够保证电机的正常运行。
3.模式选择：根据具体的应用需求，选择适当的驱动模式，包括位置模式、速度模式和力矩模式等。
不同的模式有不同的控制方式，需要根据实际情况进行选择。
4.零位校准：在运动控制之前，需要对电机进行零位校准，使其回到初始位置。
可以通过手动运动或者自动零位的方式来进行校准。
5.参数调整：根据具体的运动要求，调整驱动器的参数，包括速度环和位置环的参数。
通过合理的参数调整，可以提高电机的控制精度和运动平稳性。
6.故障排查：在调试过程中，如果发现电机无法正常运行或者出现其他异常情况，需要进行故障排查。
交流伺服驱动器原理和调试
最大力矩为400 N.m。0-C配置α型;0-D配置αC型。
αM加速特征好,从0至最高转速旳开启过程为24 ms，
故用于高速加工。华中数控来自加减速时间常数与位置控制有关旳参数
位置超差检测范围
①设置位置超差报警检测范围。 ②在位置控制方式下，当位置偏差计数器旳计数 值超出本参数值时，伺服驱动器给出位置超差报警。
电子齿轮
①设置位置指令脉冲旳分倍频 ②在位置控制方式下，经过对参数设置,能够很以便 地与多种脉冲源相匹配，以到达顾客理想旳控制辨 别率（即角度/脉冲）
交流伺服驱动器 原理及调试
主要内容
一、伺服驱动器旳种类及构造 二、伺服驱动器发展趋势 三、 伺服驱动器电气原理： 四、 伺服驱动器旳控制原理： 五、伺服驱动器旳接口： 六、 与伺服调整有关旳参数 七、 进给伺服常见报警
八、进给伺服驱动系统常见故障及处理
一、伺服驱动器旳种类及构造
二、伺服驱动器发展趋势
③在位置控制方式时，输出位置定位完毕信号.
到达速度范围
①设置到达速度 ②在非位置控制方式下，假如电机速度超出本设定值， 则速度到达开关信号为ON，不然为 OFF。 ③在位置控制方式下，不用此参数。 ④与旋转方向无关。
编码器辨别率
设定伺服电机旳光电编码器线数；
伺服电机旳磁极对数
设定伺服电机旳磁极对数；
控制方式选择
用于选择伺服驱动器旳控制方式。
0
：位置控制方式，接受位置脉冲输入指令；
1：模拟速度控制方式，接受模拟速度指令； 2：模拟转矩控制方式，接受模拟转矩指令； 3：其他(内部速度控制方式)
与速度/转矩控制有关旳参数
速度指令输入增益
①设置模拟速度指令旳电压值与转速旳关 系。设定值为电压相应旳转速值. ②只在模拟速度输入方式下有效。
9__交流伺服驱动器原理及调试
9__交流伺服驱动器原理及调试交流伺服驱动器是一种控制电机的设备，它能实现精确的位置、速度和力矩控制，广泛应用于工业自动化领域。
本文将从原理和调试两个方面介绍交流伺服驱动器。
一、交流伺服驱动器的原理1.伺服系统基本组成交流伺服驱动器由电机、编码器、伺服控制器和电源等部分组成。
其中，电机是实现运动的机械装置，编码器用于测量转子位置和速度，伺服控制器根据编码器的反馈信号来控制驱动器输出恰当的电流信号，电源则供应驱动器所需的电能。
2.伺服控制原理交流伺服驱动器的控制原理是通过比较编码器的反馈信号和设定值信号，来计算出控制电流，然后将控制电流经过功率放大器放大后送至电机进行控制。
控制电流和反馈信号之间的误差越小，系统的控制精度越高。
3.控制环节交流伺服驱动器的控制包含位置环、速度环和电流环。
位置环是基础环节，通过计算编码器的反馈信号和设定值信号之间的误差，控制电机的位置；速度环是在位置环的基础上，通过计算位置误差的变化率，来控制电机的转速；电流环则是在速度环的基础上，通过计算速度误差的变化率，来控制电机的转矩。
二、交流伺服驱动器的调试1.硬件连接调试交流伺服驱动器的调试第一步是确保硬件连接正确可靠。
包括将电机正确连接至驱动器的输出端子，编码器连接至驱动器的反馈端子，同时检查电源的稳定性和正负极性是否正确。
2.配置参数调试交流伺服驱动器的调试需要根据实际应用情况进行参数配置，包括编码器计数方式、转矩限制、速度限制等。
同时，还需要根据具体机械系统的特点，进行位置环、速度环和电流环的参数调优，以达到更好的控制精度和稳定性。
3.系统性能调试调试过程中需要测试系统的性能，包括位置控制、速度控制和转矩控制等。
可以通过发送不同的设定值信号，观察输出的位置、速度和转矩是否能够达到预期值，并测试系统的响应速度和稳定性。
4.故障排除调试在调试过程中可能会遇到一些问题，如电机运行不流畅、控制精度较低、驱动器过热等。
此时需要仔细检查硬件连接是否松动、驱动器参数是否配置正确，并进行相应的调整。
交流伺服驱动器原理及调试
交流伺服驱动器原理及调试伺服驱动器是一种控制电机运动的装置，它通过感知电机输出的转矩和速度，并根据控制输入信号进行反馈和调整，从而实现精确的运动控制。
在本文中，我将详细介绍伺服驱动器的原理和调试过程。
一、伺服驱动器的工作原理伺服驱动器由控制电路和功率电路两部分组成。
控制电路用于接收控制信号，感知电机输出的信息，并将反馈信号传递给控制器。
功率电路则将控制信号转换为适合电机的驱动信号，并通过功率放大器将电源电压放大到足够的电压和电流水平。
控制电路中包含两个重要的元素：编码器和PID控制器。
编码器用于感知电机的转矩和速度，并将信号传递给PID控制器。
PID控制器根据编码器信号和设定值之间的差异进行计算，并生成误差信号。
这个误差信号被发送到功率电路中，用于调整电机的转矩和速度。
调试伺服驱动器时，首先需要在控制电路中设置PID控制器的参数。
PID控制器的三个参数分别是比例（P）、积分（I）和微分（D）常数，它们影响着控制系统的响应速度、稳定性和超调量。
调试过程中，可以通过逐步增大或减小这些参数的值，并观察电机的响应情况，以找到最佳的参数设置。
除了PID控制器的参数调整，还需要校准编码器的零点和量程。
编码器的零点是指电机在没有运动时，编码器输出的位置信号。
校准零点时，需要将电机转到一个已知位置，并对应的编码器信号进行调整，使它们相等。
量程校准是指编码器输出信号的最大和最小值。
校准等级时，需要让电机转到最大和最小位置，并对应的编码器信号进行调整，使它们达到最大和最小值。
二、伺服驱动器的调试过程伺服驱动器的调试分为软件调试和硬件调试两个部分。
软件调试主要包括PID控制器参数的调整和编码器校准。
在调整PID参数时，可以通过实验的方式逐步调整P、I和D参数的值，并观察电机的响应情况，直到达到理想的运动效果。
编码器的校准可以通过调整零点和量程来完成，并确保编码器输出的信号与电机实际位置的对应关系正确。
硬件调试主要包括功率电路的调整和电机的连接。
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控制方式选择
用于选择伺服驱动器的控制方式。 0：位置控制方式，接收位置脉冲输入指令； 1：模拟速度控制方式，接收模拟速度指令； 2：模拟转矩控制方式，接收模拟转矩指令； 3：其他(内部速度控制方式)
与速度/转矩控制有关的参数
速度指令输入增益
①设置模拟速度指令的电压值与转速的关 系。设定值为电压对应的转速值. ②只在模拟速度输入方式下有效。
伺服驱动器
主要内容
一、伺服驱动器的种类及结构 二、伺服驱动器发展趋势 三、 伺服驱动器电气原理： 四、 伺服驱动器的控制原理： 五、伺服驱动器的接口：
六、 与伺服调节有关的参数 七、 进给伺服常见报警 八、进给伺服驱动系统常见故障及处理
一、伺服驱动器的种类及结构
进给驱动装置
交流电源 电 源
P
控 制
控制电路结构 功率电路结构
非熔断丝
交流电源 1 断路器 注 2
ห้องสมุดไป่ตู้
注3
L1 L2
器
变 压
L3
PE
注1
接地排
低通滤波器
交流电源 2 注 4
接 触 器 器 注5
灭弧器
电 抗 器 注6
DC24V 开关电源
进给驱动装置电源供电示意图
注7
进给 驱动 装置
交流伺服系统结构图
三相 R 380V S 电源
T
HSV-20P 电源模块
①设置伺服电机的最高限速值。 ②与旋转方向无关。 ③如果设置值超过额定转速，则实际最高限速 为额定转速。
其他常用参数
最大输出转矩设置
①设置伺服电机的内部转矩限制值。 ②任何时候，这个限制都有效
主轴定向偏移角度
定位完成范围
①设定位置控制方式下定位完成脉冲范围。 ②，当位置偏差计数器内的剩余脉冲数小于或等于 本参数设定值时，驱动器认为定位已完成. ③在位置控制方式时，输出位置定位完成信号.
至半小时内1.5倍以上的过载能力，在短时间 内可以过载4～6倍而不损坏。
6. 可靠性高 要求数控机床的进给驱动系统可靠性高、
工作稳定性好，具有较强的温度、湿度、振 动等环境适应能力和很强的抗干扰的能力。
对电机的要求
1、从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要 小，尤其在低速如0.1r/min或更低速时，仍有平稳的 速度而无爬行现象。
到达速度范围
①设置到达速度 ②在非位置控制方式下，如果电机速度超过本设定值， 则速度到达开关信号为ON，否则为 OFF。 ③在位置控制方式下，不用此参数。 ④与旋转方向无关。
编码器分辨率
设定伺服电机的光电编码器线数；
伺服电机的磁极对数
设定伺服电机的磁极对数；
位置指令脉冲输入计数 位置指令脉冲反馈输入计数
直流公共母线 P
三
软起
相
动及
整
泵生
N
流
控制
器
电路
220V
开关电源
控制
电源 开关电源
MPU AT89S8252
故障检 测电路
FPGA A42MX09
逆变器
霍尔元件
IPM 逆变器
ia ib
SPINDLE (SERVO) MOTOR
门极驱动电路
PG
DSP ADMC401
RS232 串行口
键盘及 显示
I/O 控制
3. 有足够的传动刚性和高的速度稳定性
4. 快速响应，无超调
为了保证生产率和加工质量，除了要求有较高 的定位精度外，还要求有良好的快速响应特性， 即要求跟踪指令信号的响应要快，因为数控系统 在启动、制动时，要求加、减加速度足够大，缩 短进给系统的过渡过程时间，减小轮廓过渡误差。
5. 低速大转矩，过载能力强 一般来说，伺服驱动器具有数分钟甚
第二编码器 输入接口
脉冲输 入接口
模拟量 接口
编码器 输出接口
四、伺服驱动器的运行控制原理
位置环 电流环 速度环
伺服系统主回路的接线图
松下伺服驱动器I/F速度控制接线图
松下伺服驱动器I/F位置控制接线图
闭环控制的进给驱动系统
三洋伺服系统与数控系统连接图
六、 伺服参数
伺服控制是一个比较复杂的过程，参数的使用也相对比 较复杂，一般伺服参数个数少的也有几十个，多的有七、 八百个，修改起来比较麻烦。但是总的来说，伺服参数可 以分成三类。
速度指令零漂补偿
①在模拟速度控制方式下，利用本参数可以调节 模拟速度指令输入的零漂。 调整方法如下： 将模拟控制输入端与信号地短接。设置参数值， 至电机不转。 电位器
转矩指令输入增益
①设置模拟转矩指令的电压值与转矩 的关系。设置值为指令最高电压对应 的转矩值 ②只在模拟转矩输入方式下有效
最高速度限制
空载下调试实验
接通伺服驱动器的电源， 先进入测试调整模式, 测试调整模式可以执行伺服驱动器的测试操作,自 整定,报警复位和编辑清除.
进给伺服驱动
FANUC 0系统进给轴的驱动使用交流同步 电动机,目前为α系列。根据其负载特性和快 速性分为: α(标准型) αM(高加速特性) αC(经济型) αL(低惯量型)。
1、控制类参数 2、控制运动功能相关的参数 3、逻辑接口相关的一些参数
在参数的调节时，我们主要调节与控制功能相关的一些参 数，其他参数只与设计和硬件相关。基本上伺服系统确定以 后，参数也就确定下来，不需要我们调试人员去修改。控制 功能的参数不多，常用的有几个.
位置指令脉冲输入方式
②通过参数设定为3种输入方式之一； 1：两相正交脉冲输入； 2：脉冲+方向； 3：CCW脉冲/CW脉冲
2、电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速 大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内 过载4～6倍而不损坏。
3、为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯 量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和 启动电压。
4、电机应能承受频繁启、制动和反转。
三、 伺服驱动器的电气控制原理
1.外部控制电路结构 2.内部电路结构
模N 模
电机电源 反馈
电 交流电源 源
模 块
块块
进给电动机
（a）集成式
PN
控制模块 1
…
PN
控制模块 2
反馈
电机电源 反馈
电机电源
进给电动机 1
进给电动机 2
（b）分离式
进给驱动装置电源与控制模块的关系
二、伺服驱动器发展趋势
伺服进给系统的要求
1. 调速范围宽
rn nmin/ nmax
2. 定位精度高
最大力矩为400 N.m。0-C配置α型;0-D配置αC型。 αM加速特性好,从0至最高转速的启动过程为24 ms，
故用于高速加工。
华中数控