伺服驅動器:伺服驅動器（servo drives）又稱為“伺服控制器”、 -百科知識中文網

工作原理

目前主流的伺服驅動器均採用數位訊號處理器（DSP）作為控制核心，

可以實現比較複雜的控制算法，實現數位化、網路化和智慧型化。功率器件普遍採用以智慧型功率模組（IPM）為核心設計的驅動電路,IPM內部集成了驅動電路,同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護電路,在主迴路中還加入軟啟動電路,以減小啟動過程對驅動器的衝擊。功率驅動單元首先通過三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進行整流，得到相應的直流電。經過整流好的三相電或市電，再通過三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來驅動三相永磁式同步交流伺服電機。功率驅動單元的整個過程可以簡單的說就是AC-DC-AC的過程。整流單元（AC-DC）主要的拓撲電路是三相全橋不控整流電路。
隨著伺服系統的大規模套用，伺服驅動器使用、伺服驅動器調試、伺服驅動器維修都是伺服驅動器在當今比較重要的技術課題，越來越多工控技術服務商對伺服驅動器進行了技術深層次研究。

基本要求

伺服進給系統的要求
1、調速範圍寬
2、定位精度高
3、有足夠的傳動剛性和高的速度穩定性
4、快速回響，無超調
為了保證生產率和加工質量，除了要求有較高的定位精度外，

還要求有良好的快速回響特性，即要求跟蹤指令信號的回響要快，因為數控系統在啟動、制動時，要求加、減加速度足夠大，縮短進給系統的過渡過程時間，減小輪廓過渡誤差。
5、低速大轉矩，過載能力強
一般來說，伺服驅動器具有數分鐘甚至半小時內1.5倍以上的過載能力，在短時間內可以過載4～6倍而不損壞。
6、可靠性高
要求數控工具機的進給驅動系統可靠性高、工作穩定性好，具有較強的溫度、濕度、振動等環境適應能力和很強的抗干擾的能力。
對電機的要求
1、從最低速到最高速電機都能平穩運轉，轉矩波動要小，尤其在低速如0.1r/min或更低速時，仍有平穩的速度而無爬行現象。
2、電機應具有大的較長時間的過載能力，以滿足低速大轉矩的要求。一般直流伺服電機要求在數分鐘內過載4～6倍而不損壞。
3、為了滿足快速回響的要求，電機應有較小的轉動慣量和大的堵轉轉矩，並具有儘可能小的時間常數和啟動電壓。
4、電機應能承受頻繁啟、制動和反轉。

有關參數

位置比例增益
1、設定位置環調節器的比例增益；
2、設定值越大，增益越高，剛度越大，相同頻率指令脈衝條件下，位置滯後量越小。但數值太大可能會引起振盪或超調；
3、參數數值由具體的伺服系統型號和負載情況確定。
位置前饋增益
1、設定位置環的前饋增益；
2、設定值越大時，表示在任何頻率的指令脈衝下，位置滯後量越小；
3、位置環的前饋增益大，控制系統的高速回響特性提高，但會使系統的位

置不穩定，容易產生振盪；
4、不需要很高的回響特性時，本參數通常設為0表示範圍：0~100%。
速度比例增益
1、設定速度調節器的比例增益；
2、設定值越大，增益越高，剛度越大。參數數值根據具體的伺服驅動系統型號和負載值情況確定。一般情況下，負載慣量越大，設定值越大；
3、在系統不產生振盪的條件下，儘量設定較大的值。
速度積分時間常數
1、設定速度調節器的積分時間常數；
2、設定值越小，積分速度越快。參數數值根據具體的伺服驅動系統型號和負載情況確定。一般情況下，負載慣量越大，設定值越大；
3、在系統不產生振盪的條件下，儘量設定較小的值。
速度反饋濾波因子
1、設定速度反饋低通濾波器特性；
2、數值越大，截止頻率越低，電機產生的噪音越小。如果負載慣量很大，可以適當減小設定值。數值太大，造成回響變慢，可能會引起振盪；
3、數值越小，截止頻率越高，速度反饋回響越快。如果需要較高的速度回響，可以適當減小設定值。

手動調整增益參數
調整速度比例增益KVP值。當伺服系統安裝完後，必須調整參數，使系統穩定鏇轉。首先調整速度比例增益KVP值．調整之前必須把積分增益KVI及微分增益KVD調整至零，然後將KVP值漸漸加大；同時觀察伺服電機停止時足否產生振盪，並且以手動方式調整KVP參數，觀察鏇轉速度是否明顯忽快忽慢．KVP值加大到產生以上現象時，必須將KVP值往回調小，使振盪消除、鏇轉速度穩定。此時的KVP值即初步確定的參數值。如有必要，經KⅥ和KVD調整後，可再作反覆修正以達到理想值。
調整積分增益KⅥ值。將積分增益KVI值漸漸加大，使積分效應漸漸產生。由前述對積分控制的介紹可看出，KVP值配合積分效應增加到臨界值後將產生振盪而不穩定，如同KVP值一樣，將KVI值往回調小，使振盪消除、鏇轉速度穩定。此時的KVI值即初步確定的參數值。
調整微分增益KVD值。微分增益主要目的是使速度鏇轉平穩，降低超調量。因此，將KVD值漸漸加大可改善速度穩定性。
調整位置比例增益KPP值。如果KPP值調整過大，伺服電機定位時將發生電機定位超調量過大，造成不穩定現象。此時，必須調小KPP值，降低超調量及避開不穩定區；但也不能調整太小，使定位效率降低。因此，調整時應小心配合。
自動調整增益參數
現代伺服驅動器均已微計算機化，大部分提供自動增益調整(autotuning)的功能，可應付多數負載狀況。在參數調整時，可先使用自動參數調整功能，必要時再手動調整。
事實上，自動增益調整也有選項設定，一般將控制回響分為幾個等級，如高回響、中回響、低回響，用戶可依據實際需求進行設定。
最大輸出轉矩設定
1、設定伺服電機的內部轉矩限制值；
2、設定值是額定轉矩的百分比；

3、任何時候，這個限制都有效定位完成範圍；
4、設定位置控制方式下定位完成脈衝範圍；
5、本參數提供了位置控制方式下驅動器判斷是否完成定位的依據，當位置偏差計數器內的剩餘脈衝數小於或等於本參數設定值時，驅動器認為定位已完成，到位開關信號為 ON，否則為OFF；
6、在位置控制方式時，輸出位置定位完成信號，加減速時間常數；
7、設定值是表示電機從0~2000r/min的加速時間或從2000~0r/min的減速時間；
8、加減速特性是線性的到達速度範圍；
9、設定到達速度；
10、在非位置控制方式下，如果電機速度超過本設定值，則速度到達開關信號為ON，否則為OFF；
11、在位置控制方式下，不用此參數；
12、與鏇轉方向無關。增益參數設定

1.手動調整增益參數
調整速度比例增益KVP值。當伺服系統安裝完後，必須調整參數，使系統穩定鏇轉。首先調整速度比例增益KVP值．調整之前必須把積分增益KVI及微分增益KVD調整至零，然後將KVP值漸漸加大；同時觀察伺服電機停止時足否產生振盪，並且以手動方式調整KVP參數，觀察鏇轉速度是否明顯忽快忽慢．KVP值加大到產生以上現象時，必須將KVP值往回調小，使振盪消除、鏇轉速度穩定。此時的KVP值即初步確定的參數值。如有必要，經KⅥ和KVD調整後，可再作反覆修正以達到理想值。
調整積分增益KⅥ值。將積分增益KVI值漸漸加大，使積分效應漸漸產生。由前述對積分控制的介紹可看出，KVP值配合積分效應增加到臨界值後將產生振盪而不穩定，如同KVP值一樣，將KVI值往回調小，使振盪消除、鏇轉速度穩定。此時的KVI值即初步確定的參數值。
調整微分增益KVD值。微分增益主要目的是使速度鏇轉平穩，降低超調量。因此，將KVD值漸漸加大可改善速度穩定性。
調整位置比例增益KPP值。如果KPP值調整過大，伺服電機定位時將發生電機定位超調量過大，造成不穩定現象。此時，必須調小KPP值，降低超調量及避開不穩定區；但也不能調整太小，使定位效率降低。因此，調整時應小心配合。
2．自動調整增益參數
現代伺服驅動器均已微計算機化，大部分提供自動增益調整(autotuning)的功能，可應付多數負載狀況。在參數調整時，可先使用自動參數調整功能，必要時再手動調整。
事實上，自動增益調整也有選項設定，一般將控制回響分為幾個等級，如高回響、中回響、低回響，用戶可依據實際需求進行設定。

套用領域

伺服驅動器廣泛套用於注塑機領域、紡織機械、包裝機械、數控工具機領域等。

伺服控制器特點

調速比1：5000
轉數比0.3：1500
有位置控制
有零速鎖定
過載能力200[%]―300[%]
起動力矩大
轉速不受負載影響
三閉環控制

伺服控制器和通用變頻器的區別

1、伺服控制器通過自動化接口可很方便地進行操作模組和現場匯流排模組的轉換，

同時使用不同的現場匯流排模組實現不同的控制模式(RS232、RS485、光纖、InterBus、ProfiBus)，而通用變頻器的控制方式比較單一。
2、伺服控制器直接連線鏇轉變壓器或編碼器，構成速度、位移控制閉環。而通用變頻器只能組成開環控制系統。
3伺服控制器的各項控制指標(如穩態精度和動態性能等)優於通用變頻器。

伺服驅動器

基本信息

工作原理

基本要求

有關參數

增益參數設定

套用領域

伺服控制器特點

伺服控制器和通用變頻器的區別

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