交流伺服系统(和利时)

交流伺服系统
－交流伺服系统的应用实例
直接驱动门机系统
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
交流伺服电动机－原理、产品和应用
交流伺服系统
－交流伺服系统的应用实例
工件选取检测设备
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
交流伺服电动机－原理、产品和应用
交流伺服系统
齿轮，中间轴 凸轮 离合器/刹车机构 物理行程限位（硬停止）
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
交流伺服电动机－原理、产品和应用
交流伺服系统
－伺服控制系统的部分术语和概念
速度 Velocity 加速 Acceleration 惯量 Inertia 惯量匹配 Inertia Matching 力矩 Torque 刚性 Stiffness 响应时间 Response Time 带宽 Bandwidth 分辨率和精度 Resolution and Accuracy
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
交流伺服电动机－原理、产品和应用
交流伺服系统
－交流伺服系统的应用实例 剪切机械
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
交流伺服电动机－原理、产品和应用
交流伺服系统
－交流伺服系统的应用实例
绕线机械
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
交流伺服电动机－原理、产品和应用
交流伺服系统
－伺服控制的概念
伺服控制是指对以下运动变量进行精确 的控制： 位置 速度 加速、减速 力矩
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
提高生产过程的柔性
减小系统建立时间
提高设备的生产率 提高加工制造精度
减少废品
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
交流伺服电动机－原理、产品和应用
交流伺服系统
－伺服控制系统的优点（2）
零速时的满额扭矩输出 超低速的平稳运行 简化原有的机械系统，提高性能
电源
电压母线
电机
0V
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
交流伺服电动机－原理、产品和应用
交流伺服系统
－交流伺服系统的应用
军用领域，航空航天：雷达跟踪系统 工厂自动化（FA）：
工业机器人（Robot）、高档数控加工系统（CNC） 分拣/储运设备，……

各种需要精确和快速定位的装置 各种需要精确和快速控制速度的装置 各种需要力矩控制的装置
交流伺服系统
－永磁无刷伺服电动机的特点
转子采用永磁材料（铁磁或稀土） 在转子锁定时能够提供额定扭矩 转子设计为小惯量
能够达到低于同等直流伺服电机的20%
优良的高速特性 集成的正交位置传感器（旋转变压器/编码 器）
便于换相控制、 速度控制以及位置控制
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
交流伺服电动机－原理、产品和应用
交流伺服系统
－交流伺服系统的应用实例
雕刻机
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
交流伺服电动机－原理、产品和应用
交流伺服系统
－交流伺服系统的应用实例
牵引机
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
交流伺服电动机－原理、产品和应用
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
交流伺服电动机－原理、产品和应用
交流伺服系统
－交流伺服产品系列 交流永磁同步电机
CB系列－小惯量系列
57,92mm外径 100W ~ 750W
www.plcworld.cn
MB系列－中惯量系列
123mm外径 500W ~ 4000W
www.plcworld.cn
－交流伺服产品的选型 交流伺服产品的选型需要注意的问 题：
功率，力矩和过载要求 速度范围、分辨率和精度 位置反馈的分辨率及精度 动态响应要求 惯量匹配（1～10倍）
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
永磁无刷电动机－原理、产品和应用
欢迎提问和讨论
www.plcworld.cn
交流伺服电动机－原理、产品和应用
交流伺服系统
－交流伺服产品系列
ES系列 经济型交流伺服驱动器
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
交流伺服电动机－原理、产品和应用
交流伺服系统
－交流伺服产品系列
ES系列 交流伺服驱动器
–
DSP全数字电机控制方式，可以实现多种电机控制算法，软件更新、升级方便 – 内置电子齿轮功能 – 三种控制方式：脉冲串（<400kpps）、模拟电 压（±10v）、键盘数字设定 – 采用位置脉冲/方向电平输入方式用户可直接取代步进电机而达到性能升级 – 内置键盘和LED数码管显示 – 保护功能：过压、过流、过载、堵转、失速、位置超差、编码器信号异常、反 馈信号异常 – 内/外置制动回馈能量吸收 –RS232通讯接口，可通过和PC机联接，进行伺服参数的设定和监控 –内置接口电源输出：+12V 200mA
交流伺服电动机－原理、产品和应用
交流伺服系统
－典型的伺服控制系统
速度反馈 减速器 运动 负载 工作台 编码器
电机 电源 伺服 放大器 速度环
丝杠 位置环
0 to ±10VDC
控制器
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
交流伺服电动机－原理、产品和应用
交流伺服系统
－伺服控制系统的优点（1） 提高机械的响应、速度和灵活性
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
交流伺服电动机－原理、产品和应用
交流伺服系统
－交流伺服电动机
交流伺服系统使用的电动机主要是感应电动机 和永磁无刷电动机。20千瓦以下主要使用后者。
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
交流伺服电动机－原理、产品和应用
www.plcworld.cn
交流伺服电动机－原理、产品和应用
交流伺服系统
－交流伺服系统的应用实例
药芯焊丝生产线
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
交流伺服电动机－原理、产品和应用
交流伺服系统
－交流伺服系统的应用实例
工业机器人
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
交流伺服电动机－原理、产品和应用
交流伺服系统
－交流伺服驱动器的发展
模拟式驱动器（全模拟器件设计）
响应性能好，体积大，功能较少，使用较复杂，适应性差
数－模混合式驱动器（模拟器件＋数字器件）
性能好，体积较小，功能较完善，使用较方便
全数字式驱动器（完全数字化设计－MCU/ DSP）
性能较好，体积小，功能完善，使用方便，适应性好
交流伺服系统
－交流伺服驱动控制原理
*
位置 控制器 d /dt
速度 控制器
转矩 控制器
编 码 器
电 机
V*wk.baidu.com
PWM 控制器
功率 变换器
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
交流伺服电动机－原理、产品和应用
交流伺服系统
－交流伺服驱动控制原理
何谓PWM（脉宽调制）？
是一种降低功率损耗的技术 对电压进行高频的通断控制 改变通和断的时间来改变电压输出 电机只对输出的平均电压有响应
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
交流伺服电动机－原理、产品和应用
交流伺服系统
－交流伺服驱动控制原理
A
磁场定向控制（FOC） Fs T ∝ FsFrSin =90°
C S N
Fr B
www.plcworld.cn
www.plcworld.cn
交流伺服电动机－原理、产品和应用