伺服驅(qū)動器是現(xiàn)代運(yùn)動控制的重要組成部分,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人及數(shù)控加工中心等自動化設(shè)備中。尤其是應(yīng)用于控制交流永磁同步電機(jī)的伺服驅(qū)動器已經(jīng)成為國內(nèi)外研究熱點。當(dāng)前交流伺服驅(qū)動器設(shè)計中普遍采用基于矢量控制的電流、速度、位置3閉環(huán)控制算法。該算法中速度閉環(huán)設(shè)計合理與否,對于整個伺服控制系統(tǒng),特別是速度控制性能的發(fā)揮起到關(guān)鍵作用
在伺服驅(qū)動器速度閉環(huán)中,電機(jī)轉(zhuǎn)子實時速度測量精度對于改善速度環(huán)的轉(zhuǎn)速控制動靜態(tài)特性至關(guān)重要。為尋求測量精度與系統(tǒng)成本的平衡,一般采用增量式光電編碼器作為測速傳感器,與其對應(yīng)的常用測速方法為M/T測速法。M/T測速法雖然具有一定的測量精度和較寬的測量范圍,但這種方法有其固有的缺陷,主要包括:1)測速周期內(nèi)必須檢測到至少一個完整的碼盤脈沖,限制了低可測轉(zhuǎn)速;2)用于測速的2個控制系統(tǒng)定時器開關(guān)難以嚴(yán)格保持同步,在速度變化較大的測量場合中無法保證測速精度。因此應(yīng)用該測速法的傳統(tǒng)速度環(huán)設(shè)計方案難以提高伺服驅(qū)動器速度跟隨與控制性能
目前主流的伺服驅(qū)動器均采用數(shù)字信號處理器(DSP)作為控制核心,縱橫四海INFRANOR伺服控制器CD-1a-400/14
可以實現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法,實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模塊(IPM)為核心設(shè)計的驅(qū)動電路,IPM內(nèi)部集成了驅(qū)動電路,同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護(hù)電路,在主回路中還加入軟啟動電路,以減小啟動過程對驅(qū)動器的沖擊。功率驅(qū)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(jìn)行整流,得到相應(yīng)的直流電。經(jīng)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(qū)動三相永磁式同步交流伺服電機(jī)。功率驅(qū)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?fù)潆娐肥侨嗳珮虿豢卣麟娐贰?/p>
隨著伺服系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用,伺服驅(qū)動器使用、伺服驅(qū)動器調(diào)試、伺服驅(qū)動器維修都是伺服驅(qū)動器在當(dāng)今比較重要的技術(shù)課題,越來越多工控技術(shù)服務(wù)商對伺服驅(qū)動器進(jìn)行了技術(shù)深層次研究。
伺服驅(qū)動器是現(xiàn)代運(yùn)動控制的重要組成部分,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人及數(shù)控加工中心等自動化設(shè)備中。尤其是應(yīng)用于控制交流永磁同步電機(jī)的伺服驅(qū)動器已經(jīng)成為國內(nèi)外研究熱點。當(dāng)前交流伺服驅(qū)動器設(shè)計中普遍采用基于矢量控制的電流、速度、位置3閉環(huán)控制算法。該算法中速度閉環(huán)設(shè)計合理與否,對于整個伺服控制系統(tǒng),特別是速度控制性能的發(fā)揮起到關(guān)鍵作用。
TRAFAG壓力變送器8251.35.2517輸入24VDC輸出4-20MA量程0-250bar
BECKHOFF模塊BK3120
WANDRES引導(dǎo)刷4145802
HACH壓力傳感器46974-300~15psig
SPIRAXSARCO蝶閥D343H-16CDN300
LUMBERG電纜線13775RST3-RKWT/LEDA4/3-224/1.5m
TWK編碼器CRF58-4096G4096E12
APEXHuelseQR3081/4
REXROTH進(jìn)口液壓缸CGH2MF3/40/25/25A3X/B11CHUMZWFWWY,LY=228mm/REXROTH
PHOENIX總線電路板F-SO2642
BTR備件KRA-M4/124VDC
ZIEHL-ABEGG風(fēng)機(jī)RH40M-4DK.4C.1RSN:121886-720
PARKER接頭FF-371-6FP
BW檢測儀T2A-7X9
BENDER電流互感器W35
HYDAC球閥SKHDN50SAE6000PSIS/S31251
KING轉(zhuǎn)子流量計7530-332-6C-02
MTS線性傳感器RHM0200MD701S2B1100
WAGNER隔膜片(5)3826623
NORD備件1.83f-180LX/4BRE250TWRDDKB
HEIDENHAIN備件ERN1331.061-1024ID:538727-05
FRAKO熔斷器MOOGL125
MTS傳感器EHM0500D341A01
HYDAC濾芯1253048-0110D005BH4HC
GEA橡皮成型件型號:NT150DN15高度:S=50MM訂貨號4301418-50
COMEVAL避震喉DN125-16-TORAFLEX-S15-NBR-ST
STAUFF增速箱液位傳感器SNK254V-0-0-12-HV/2-0132
ENZFELDER減速機(jī)HDG2.302.4-404X48341
TECFLUID流量計6001320-20Nm3/h3/4“
ELPRESS液壓鉗PVL1300
SCHNEIDER接觸器LC1-D09P7C
B+R電機(jī)8MSA4X.R0-67
HYDAC密封組件DICHTSATZ-EFLN..160W1.0/-V1279085
SUN備件CWEA-LHV
PHOENIX備件AB-SKTOP3062090
BAUMER接近傳感器1FRM12P1701/S14L
SITEK過濾器STSF323G04MPN163um
RICKMEIER備件R35/31.5FL-Z-DB-S0332466-2
SCHENCK電子秤CF023030.04
VEM電機(jī)K21R315M4110KW14865rpm400/690v50HzIP55
ITRON渦輪流量計DELTAG160
ARIS風(fēng)管K3006
LEYBOLD備件QUICK-TESTQT100100-230V50/60Hz
NORD減速電機(jī)SK02040AZB-63LA/4/M1B/1/I
LUMBERG備件SV506M
KROM燒嘴控制器PFU760LT訂貨號:88650009
NORELEM備件NO:03153-20020
BUHLER備件UNN-44020-062
ENERPACp392手動液壓泵MX10000PSI/700BAR
DRUCK壓力調(diào)節(jié)器REG-VENT*AS3*R4120079814
TR編碼器CES58M-SSI
ESC傳感器V17-80SN:50014-088
MECATRACTIONS.A備件C3P80-2JN
NORGREN過濾器(空氣)11-018-100
SILVENT空氣噴嘴Nozzle(Halo-Pre-Rinse)715L
HITROL液位控制模塊HT-100RDC24V4-20MAMEBF100000
WURTH夾頭692312130
HARTING交換機(jī)0703053923–Ha-VISeCon7050-A1
MAHLE濾芯77680085PI1108MIC10
MTS備件RPS0275MD601V01
HBM備件LOADCELL_TypC2/5t
MURR備件7000-17361-000-0000
PHOENIXCONTACT端子排USLKG2.5
UNIVER氣動閥AF-2540A
SIKA渦輪流量計VT2511KHüTTI294-40l/min
HYDAC壓力付感器HDA3745-A-100-174
BECKHOFF倍孚模塊KL1304
WESTINGHOUSE氮壓機(jī)主電機(jī)軸瓦ASCK-S2003/6440/F1G2
JHUBNER編碼器FK4K-5000G-90G-NG
E+H超聲波物位變送器FMU30-AAHEABGHF24VDC測量范圍8米
MAHLEFiller852.275SMN2NBR930.930.3
SCHUNK氣缸KGG80340310
DANFOSS變頻器FC-302P37KT5E20H2BGCXXXSXXXAXBPCXXXXDX
BURKERT電磁閥線圈6014C1.5FKMM5FLNSCH/PN0-16bar24V50HZ8W
DURAG火焰探頭D-LE603IG-P帶火檢控制單元D-UG12024VDCSZ/ST:3S
HPI附件5082379
JOHNSONPUMP軸承5206A
EBRO備件F012-K1DN800PN10TS:-10℃/60℃PS:3barLinertia:NBRDisc:1.0050Shaft:1.41.4
MTS傳感器L型直角接頭370678
NSD備件VS-Q62
TR對中臺編碼器CEV58M-0005201983000
IMSCAN模塊43147
REXROTH備件R911312642MSK040B-0600-NN-M1-UP1-NSNN
BACHMANNPLC計數(shù)器模塊CNT204/H
LENZE變頻器LDECBBF1152NNNHW1.5KW
LENZE控制板DETO-HWES8-R3
KOSMEK液壓泵PW1671-S-Z-300K
TURCK讀寫頭TN-CK40-H1147
EUCHNER備件MGB-E-A-100465
HIWIN線軌HG20長約675,寬約20,孔距約59.9
wielander-schill地球線Earthcable2mDinseDIXSK35forAP95/M3/M6Articleno:358410
HYDAC泵VPB-2/1.0/P/80/20
WEIGEL功率因數(shù)變送器DUW2.1
ELTEX電纜RE/LL05099
TURCK接近開關(guān)Ni8-M18-AP6X/S120
ZIEHL-ABEGG備件10806205092663
E+H液位計FMR57-AAALCABDA6XCJ
CONRAD減速電機(jī)控制器BG65*50SIPLG52(I=28.12)
GRUNDFOS不銹鋼立式高壓泵CR32-2A-F-A-E-HE39.530Pmax/Tmax:16bar/120℃MODE:A96122009P10742
AB開關(guān)1494V-FS400
目前,伺服驅(qū)動器的測試平臺主要有以下幾種:采用伺服驅(qū)動器—電動機(jī)互饋對拖的測試平臺、采用可調(diào)模擬負(fù)載的測試平臺、采用有執(zhí)行電機(jī)而沒有負(fù)載的測試平臺、采用執(zhí)行電機(jī)拖動固有負(fù)載的測試平臺和采用在線測試方法的測試平臺
1采用伺服驅(qū)動器—電動機(jī)互饋對拖的測試平臺
這種測試系統(tǒng)由四部分組成,分別是三相PWM整流器、被測伺服驅(qū)動器—電動機(jī)系統(tǒng)、負(fù)載伺服驅(qū)動器—電動機(jī)系統(tǒng)及上位機(jī),其中兩臺電動機(jī)通過聯(lián)軸器互相連接。被測電動機(jī)工作于電動狀態(tài),負(fù)載電動機(jī)工作于發(fā)電狀態(tài)。被測伺服驅(qū)動器—電動機(jī)系統(tǒng)工作于速度閉環(huán)狀態(tài),用來控制整個測試平臺的轉(zhuǎn)速,負(fù)載伺服驅(qū)動器—電動機(jī)系統(tǒng)工作于轉(zhuǎn)矩閉環(huán)狀態(tài),通過控制負(fù)載電動機(jī)的電流來改變負(fù)載電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩大小,模擬被測電機(jī)的負(fù)載變化,這樣互饋對拖測試平臺可以實現(xiàn)速度和轉(zhuǎn)矩的靈活調(diào)節(jié),完成各種試驗功能測試。上位機(jī)用于監(jiān)控整個系統(tǒng)的運(yùn)行,根據(jù)試驗要求向兩臺伺服驅(qū)動器發(fā)出控制指令,同時接收它們的運(yùn)行數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、分析與顯示。
對于這種測試系統(tǒng),采用高性能的矢量控制方式對被測電動機(jī)和負(fù)載設(shè)備分別進(jìn)行速度和轉(zhuǎn)矩控制,即可模擬各種負(fù)載情況下伺服驅(qū)動器的動、靜態(tài)性能,完成對伺服驅(qū)動器的全面而準(zhǔn)確的測試。但由于使用了兩套伺服驅(qū)動器—電動機(jī)系統(tǒng),所以這種測試系統(tǒng)體積龐大,不能滿足便攜式的要求,而且系統(tǒng)的測量和控制電路也比較復(fù)雜、成本也很高。
2采用可調(diào)模擬負(fù)載的測試平臺
這種測試系統(tǒng)由三部分組成,分別是被測伺服驅(qū)動器—電動機(jī)系統(tǒng)、可調(diào)模擬負(fù)載及上位機(jī)??烧{(diào)模擬負(fù)載如磁粉制動器、電力測功機(jī)等,它和被測電動機(jī)同軸相連。上位機(jī)和數(shù)據(jù)采集卡通過控制可調(diào)模擬負(fù)載來控制負(fù)載轉(zhuǎn)矩,同時采集伺服系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、分析與顯示。對于這種測試系統(tǒng),通過對可調(diào)模擬負(fù)載進(jìn)行控制,也可模擬各種負(fù)載情況下伺服驅(qū)動器的動、靜態(tài)性能,完成對伺服驅(qū)動器的全面而準(zhǔn)確的測試。但這種測試系統(tǒng)體積仍然比較大,不能滿足便攜式的要求,而且系統(tǒng)的測量和控制電路也比較復(fù)雜、成本也很高。
3采用有執(zhí)行電機(jī)而沒有負(fù)載的測試平臺
這種測試系統(tǒng)由兩部分組成,分別是被測伺服驅(qū)動器—電動機(jī)系統(tǒng)和上位機(jī)。上位機(jī)將速度指令信號發(fā)送給伺服驅(qū)動器,伺服驅(qū)動器按照指令開始運(yùn)行。在運(yùn)行過程中,上位機(jī)和數(shù)據(jù)采集電路采集伺服系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、分析與顯示。由于這種測試系統(tǒng)中電機(jī)不帶負(fù)載,所以與前面兩種測試系統(tǒng)相比,該系統(tǒng)體積相對減小,而且系統(tǒng)的測量和控制電路也比較簡單,但是這也使得該系統(tǒng)不能模擬伺服驅(qū)動器的實際運(yùn)行情況。通常情況下,此類測試系統(tǒng)僅用于被測系統(tǒng)在空載情況下的轉(zhuǎn)速和角位移的測試,而不能對伺服驅(qū)動器進(jìn)行全面而準(zhǔn)確的測試。
4采用執(zhí)行電機(jī)拖動固有負(fù)載的測試平臺
這種測試系統(tǒng)由三部分組成,分別是被測伺服驅(qū)動器—電動機(jī)系統(tǒng)、系統(tǒng)固有負(fù)載及上位機(jī)。上位機(jī)將速度指令信號發(fā)送給伺服驅(qū)動器,伺服系統(tǒng)按照指令開始運(yùn)行。在運(yùn)行過程中,上位機(jī)和數(shù)據(jù)采集電路采集伺服系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、分析與顯示。
對于這種測試系統(tǒng),負(fù)載采用被測系統(tǒng)的固有負(fù)載,因此測試過程貼近于伺服驅(qū)動器的實際工作情況,測試結(jié)果比較準(zhǔn)確。但由于有的被測系統(tǒng)的固有負(fù)載不方便從裝備上移走,因此測試過程只能在裝備上進(jìn)行,不是很方便。
5采用在線測試方法的測試平臺
這種測試系統(tǒng)只有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理單元。數(shù)字采集系統(tǒng)將伺服驅(qū)動器在裝備中的實時運(yùn)行狀態(tài)信號進(jìn)行采集和調(diào)理,然后送給數(shù)據(jù)處理單元供其進(jìn)行處理和分析,終由數(shù)據(jù)處理單元做出測試結(jié)論。由于采用在線測試方法,因此這種測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單,而且不用將伺服驅(qū)動器從裝備中分離出來,使測試更加便利。此類測試系統(tǒng)*根據(jù)伺服驅(qū)動器在實際運(yùn)行中進(jìn)行測試,因此測試結(jié)論更加貼近實際情況。但是由于許多伺服驅(qū)動器在制造和裝配方面的特點,此類測試系統(tǒng)中的各種傳感器及信號測量元件的安裝位置很難選擇。而且裝備中的其它部分如果出現(xiàn)故障,也會給伺服驅(qū)動器的工作狀態(tài)造成不良影響,終影響其測試結(jié)果。縱橫四海INFRANOR伺服控制器CD-1a-400/14