90交流伺服驱动器原理及调试

功率电路结构
功率电路采用模块式设计，三相全桥整 流部分和交-直-交电压源型逆变器通过公共直 流母线连接。三相全桥整流部分由电源模块来 实现，为避免上电时出现过大的瞬时电流以及 电机制动时产生很高的泵升电压，设有软启动 电路和能耗泄放电路。逆变器采用智能功率模 块来实现。
HSV-20D交流伺服系统结构图
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。
华中数控
三、 伺服驱动器的原理：
RS232 I/o 模拟输入
2. 控制电源类接线： 1）. r 、t控制电源接线； 2）I/O口控制电源接线；
3. I/O接口与反馈检测类接线：
华中数控
伺服系统主回路的接线图
90交流伺服驱动器原理及调试
伺服驱动器
孙海亮
华中数控
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
华中数控
一、伺服驱动器的种类及结构
（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。
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
三相 R 380V S 电源
T
HSV-20P 电源模块
直流公共母线 P
三
软起
相
动及
整
泵生
N
流
wenku.baidu.com
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
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 POW OK DCRDY 24V 24V -G N D
PW ROK1
PW ROK2
保险
软启动电阻
内部制动电阻
止
直流电抗器 晶闸管 制动控制
规格及特点：
①. 25A、50A、75A、100A四个型号 ②. 输出功率3.7W~15Kw ③. 适配交流感应电机 ④. 脉冲编码器反馈 ⑤. 位置、速度、转矩三种控制方式 ⑥. 主轴定向功能 ⑦. 共电源模块设计，三相380V交流直接供电
HSV-20S系统结构
（1） 控制核心
DSP：ADMC401BST 逻辑：FPGA : A42MX09 辅助控制：MCU: AT89S8252
XT1 P
N PB BK2 BK1
输入输出
光电隔离
其它监测信号 微 控 制 器
母线电压监测
状 态 显 示
XT2
220A
A
控制
220B 电 源
B
2、HSV-20S交流主轴驱动器原 理
HSV-20S交流主轴驱动器以高性能 数字信号处理器DSP ADMC401 为控制 核心,以智能功率模块IPM为逆变器开关 元件，控制算法采用基于转子磁场定向 的转差频率矢量控制，实现了电流控制、 速度控制和位置控制。
华中数控
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。 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。
华中数控
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。
控制电路结构
DSP是整个系统的核心，主要完成实时性 要求较高的任务，如矢量控制、电流环、速度 环、位置环控制以及PWM信号发生、各种故 障保护处理等。
MCU完成实时性要求比较低的管理任务，如 参数设定、按键处理、状态显示、串行通讯等。
FPGA实现DSP与 MCU之间的数据交换、外 部I/O信号处理、内部I/O信号处理、位置脉 冲指令处理、第二编码器计数等。
华中数控
华中数控
伺服驱动器的内部结构
华中数控
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
r n n m in /n m a x
2. 定位精度高
华中数控
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。
RS232串行接口
AD7888 模拟接口
PMSM PG
编码器 输入接口
华中数控
整流电源
三相 L1 380V L2 电源
L3
三
软起
相
动 及 直流公
整
泵 生 共母线
流
控制
器
电路
220V
开关电源
控制
电源 开关电源
89C 51E D 2-IM 单片机
故障检 测电路
FPGA
逆变器
霍尔元件
IPM 逆 变 器
PM SM M O TO R
键盘、显示
电源、制动
DSP 逻辑门阵列
IGBT 逆变器
故障检测、保护
位置传 感器
交流 伺服 电机
华中数控
HSV-20D系统结 构
1） 控制电路结构
DSP：ADMC401BST 逻辑：FPGA : A42MX09 辅助控制：MCU: AT89S8252
2） 功率电路结构 整流：三相整流桥 逆变：智能功率模块 电源：开关电源。
ia ib
门极驱动电路 ADM C401
旋转变压器
RS232 串 口 键 盘 及
I/O
+CAN 总 线 接 口
显示
控制
脉冲输 入接口
模拟量 接口
控制电路
华中数控
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；