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
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.共62页文档
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交流伺服驱动器原理及调试.
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
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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。
交流伺服控制器工作原理
交流伺服控制器工作原理交流伺服控制器是现代工业自动化中常用的一种关键设备，它在机械装备和自动化生产线中起着控制、调节和运动控制等重要作用。
其工作原理涉及到电子技术、控制理论、传感器技术等多个方面，下面将从几个方面介绍交流伺服控制器的工作原理。
一、控制原理交流伺服控制器的工作原理基于控制系统理论，其主要目的是根据输入的控制信号，通过反馈回路控制输出的位置、速度或力矩等运动参数。
控制信号一般由PLC（可编程逻辑控制器）、DSP（数字信号处理器）等设备提供，而反馈回路则通过传感器获取被控对象的运动状态，并将反馈信号送回控制器进行比较，从而形成闭环控制。
这种控制原理可以保证被控对象在运动过程中能够快速、精准地达到设定的位置或角度。
二、电机驱动交流伺服控制器通常搭配交流伺服电机一起使用，电机驱动是其工作原理的关键环节之一。
交流伺服电机通常由转子、定子和编码器等部件组成，通过与控制器配套的驱动器将控制信号转换为电流信号，从而驱动电机旋转。
控制器根据编码器的反馈信号来调整输出电流的大小和方向，实现精确、平滑的运动控制。
一些高性能的伺服控制器还利用磁场定位原理来实现更为精密的位置控制，提高系统的动态响应性能。
三、信号处理交流伺服控制器中的信号处理模块起着至关重要的作用，它通过对输入信号进行采样、滤波、放大和数字化处理等操作，将输出信号传递给电机驱动器，并处理来自传感器的反馈信号，以确保系统的稳定性和精度。
信号处理模块还能实现通信接口功能，通过现代通信技术与上位机或其它控制设备进行数据交换和远程监控。
四、软件控制随着科技的不断发展，交流伺服控制器中的软件控制技术日益成熟。
控制器内置了各种运动控制算法和实时操作系统，能够实现复杂的运动路径规划、动态参数调整和运动轨迹的优化控制。
在软件控制方面的不断创新，为交流伺服控制器带来了更高的控制精度和响应速度，使其在精密加工、医疗器械、机器人等领域得到了广泛的应用。
交流伺服控制器的工作原理涉及到电子技术、控制理论和传感器技术等多个领域。
伺服驱动器工作原理及调试方法
伺服驱动器工作原理及调试方法1. 嘿，你知道吗？伺服驱动器就像是机器的大脑和指挥官！它决定着机器的动作。
比如说，就像司机掌控汽车的速度和方向一样，伺服驱动器精确地控制着设备的运行。
那它到底是怎么工作的呢？其实啊，它通过接收信号，然后根据信号来驱动电机，让设备准确无误地执行任务。
就像你的大脑指挥你的身体行动一样神奇！调试它也很重要哦，可不能马虎。
比如在工业生产线上，只有把伺服驱动器调试好了，才能让生产顺顺利利的呀！2. 哇塞，想想看，伺服驱动器的工作原理其实不难理解呀！它就像是个超级协调员。
就好比一场精彩的舞蹈表演，伺服驱动器就是那个指挥舞者们动作的人！它把各种指令传递给电机，让电机乖乖听话工作。
那调试方法呢？这可就像给这个协调员进行精心的培训一样重要。
举个例子，就像调整音响的音量和音质，让声音达到最佳效果，调试好伺服驱动器能让设备发挥出最佳性能呢！这多关键啊！3. 伺服驱动器啊，它的工作原理真的很有趣呢！可以想象成一个精确的调度大师。
像快递的分拨中心一样，各种包裹能准确无误地去到该去的地方。
它能保证电机按照要求精确运行，厉害吧！而说到调试方法，这可不是随随便便就能搞定的哦。
比如说要像给精密仪器校准一样仔细认真。
一旦调试好了，那效果简直杠杠的！这可不是开玩笑的哟！4. 哎呀呀，伺服驱动器真的是很神奇的东西呢！它就像一个幕后英雄。
好比一场精彩演出背后的灯光师，默默地贡献却不可或缺！它是怎么工作的呢？通过对信号的处理来控制电机啊。
那调试是干嘛呢？这就像是给英雄配上最适合的装备。
来，想象一下，如果这个幕后英雄没调试好，那演出不就乱套了吗？所以说调试很重要啊！5. 嘿呀，你可别小看了伺服驱动器的工作原理哦！它可以类比成一个优秀的导师。
就和老师引导学生走向正确的道路一样，它指引着电机的运作。
而调试方法呢，就好像给导师制定教学计划一样，得精心又细致。
比如说在自动化设备中，调试得好才能让一切井井有条呀，你说是不是呢？6. 嘿，朋友们！伺服驱动器那可是机器世界里的关键角色呀！它的工作原理就像是一个智慧的领路人。
交流伺服驱动器的工作原理
交流伺服驱动器的工作原理交流伺服驱动器是一种广泛应用于工业控制领域的关键装置，它通过控制电动机的转速和位置，实现精确的运动控制。
其工作原理基于交流伺服系统的闭环控制结构，包括伺服电机、编码器、控制器和功率放大器等关键组件的协同作用。
1. 伺服电机交流伺服驱动器采用的是交流伺服电机，通常是一种三相异步电机。
伺服电机的特点是具有较高的转速精度和响应速度，能够根据控制输入实时调整转速和位置。
2. 编码器在交流伺服系统中，编码器用于实时反馈电机的转速和位置信息，通过与控制器进行比较来检测电机的运动状态，从而实现闭环控制。
3. 控制器控制器是交流伺服系统的核心，其主要功能是接收编码器反馈的数据，根据设定的控制算法计算出控制信号，并将其发送给功率放大器，以调节电机的运动状态。
4. 功率放大器功率放大器是控制器输出信号的执行部分，它将控制信号放大，并驱动电机实现精确的速度和位置控制。
工作原理概述交流伺服驱动器的工作原理可以概括为以下几个步骤：1.控制器接收编码器反馈的电机位置和速度信息；2.控制器根据设定的控制算法计算出控制信号；3.控制信号经过功率放大器放大后驱动电机，实现位置和速度的精确控制；4.编码器不断反馈电机实时位置信息给控制器，闭环控制系统持续调整控制信号来实现所需的运动状态。
交流伺服驱动器通过以上闭环控制结构实现了高精度、高性能的运动控制，被广泛应用于机械设备、自动化生产线等领域。
结语交流伺服驱动器是现代工业控制系统中不可或缺的重要组件，其高精度、高性能的运动控制能力使得许多工业应用得以实现。
了解交流伺服驱动器的工作原理，有助于更好地理解其在工业应用中的作用和优势。
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46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁
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①设置位置超差报警检测范围。 ②在位置控制方式下，当位置偏差计数器的计数 值超过本参数值时，伺服驱动器给出位置超差报 警。
电子齿轮
①设置位置指令脉冲的分倍频
②在位置控制方式下，通过对参数设置,可以很方便 地与各种脉冲源相匹配，以达到用户理想的控制分 辨率（即角度/脉冲）
P×G=N×C×4
伺服驱动器
孙海亮
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 交流电源
电 控 P 源 制 N 模 模 块 块
例如: 位置指令脉冲方向或速度指令输入取反； 是否允许反馈断线报警 是否允许CCW极限开关输入； 是否允许由系统内部启动SVR-ON控制
伺服运动特性调节有关的参数
位置比例增益
①设定位置环调节器的比例增益。
②设置值越大，增益越高，刚度越大，相同频率指令脉
冲条件下，位置滞后量越小。但数值太大可能会引起
电机电源 反馈
电 源 模 块
… P N P N
控制模块 1
反馈 电机电源
控制模块 2
反馈 电机电源
进给电动机 进给电动机 1 进给电动机 2
（a）集成式 进给驱动装置电源与控制模块的关系
（b）分离式
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 n min/ n max
2. 定位精度高
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。
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
交流伺服系统结构图
HSV-20P 电源模块 R 三相 380V S 电源 T 三 相 整 流 器 软 动 泵 控 电 直流公共母线 P 起 及 生 N 制 路 逆变器 霍尔元件
SPINDLE (SERVO) MOTOR
IPM 逆变器
ia
ib PG
220V 控制 电源
开关电源 开关电源 MPU AT89S8252
②只在模拟转矩输入方式下有效
最高速度限制
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.
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ห้องสมุดไป่ตู้至最高转速的启动过程为24 ms， 故用于高速加工。
华中数控
故障检 测电路
门极驱动电路
FPGA A42MX09
DSP ADMC401
RS232 串行口
键盘及 显示
I/O 控制
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
HSV-20P电源模块结构图
XT1 R S T PE 三相整流桥 T1 RST POWOK DCRDY 24V 24V-GND PWROK1 输入输出 其它监测信号 微 控 PWROK2 制 器 XT2 220A A 220B B 控制 电源 状 态 显 示 光电隔离 母线电压监测 N PB BK2 BK1 直流电抗器 晶闸管 制动控制 保险 软启动电阻 内部制动电阻 止 XT1 P
围：0~100%
速度比例增益
①设定速度调节器的比例增益。 ②设置值越大，增益越高，刚度越大。参数数值 根据具体的伺服驱动系统型号和负载值情况确定。 一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。 ③在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较大的 值。
速度积分时间常数
①设定速度调节器的积分时间常数。 ④设置值越小，积分速度越快。参数数值根据具体的 伺服驱动系统型号和负载情况确定。一般情况下，负 载惯量越大，设定值越大。 ②在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较小的值。
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)。
速度反馈滤波因子
①设定速度反馈低通滤波器特性。 ②数值越大，截止频率越低，电机产生的噪音越小。 如果负载惯量很大，可以适当减小设定值。数值太大， 造成响应变慢，可能会引起振荡。
③数值越小，截止频率越高，速度反馈响应越快。如 果需要较高的速度响应，可以适当减小设定值。
加减速时间常数
与位置控制有关的参数
④CW是从伺服电机的轴向观察，顺时针方向旋转，
定义为反向。
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
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。 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。
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.
控制类参数
可以选择输入/输出信号定义，内部控制功能选择等。
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
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 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。
控制电路结构
功率电路结构
四、伺服驱动器的运行控制原理 位置环 电流环 速度环
华中数控
五、伺服驱动器的接线：
1. 主回路接线：
1）驱动器R、S、T电源线的连接； 2）驱动器与电动机电源线之间的接线；
2. 控制电源类接线：
1）r 、t控制电源接线； 2）I/O接口控制电源接线；
3. 信号指令线
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
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
L1 L2 L3
注3
器 变 压
灭弧器 接 触 器 器 电 抗 器 注6
注7
注5
PE
注1
低通滤波器
进给 驱动 装置
DC24V 开关电源
交流电源 2 接地排
注4
进给驱动装置电源供电示意图
1)指令接口 2)I/O接口 3)反馈检测类接线
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
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。
振荡或超调。 ③参数数值由具体的伺服系统型号和负载情况确定。
位置前馈增益
①设定位置环的前馈增益。 ②设定值越大时，表示在任何频率的指令脉冲下，位 置滞后量越小 ③位置环的前馈增益大，控制系统的高速响应特性提 高，但会使系统的位置不稳定，容易产生振荡。
④不需要很高的响应特性时，本参数通常设为0表示范
P：输入指令的脉冲数 N：电机旋转圈数； G：电子齿轮比 C：光电编码器线数
/转
现方法一般有两种，通过硬件或通过软件的方式
位置指令脉冲输入方式
①设置位置指令脉冲的输入形式。 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 ③CCW是从伺服电机的轴向观察，反时针方向旋转， 定义为正向。