伺服驱动原理介绍

主回路
产品介绍
概述 应用框图 闭环控制 伺服系列
伺服系统
控制模式 控制环节
主回路 动态制动
再生 产品比较
主电容充电
在主电容充电中， 我们看到一个继电 器，RLY1。使用 这个继电器是出于 安全的目的。它保 护这个电路并且限 制上电时主电容C1 的充电电流。
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伺服系统
控制模式 控制环节
主回路 动态制动
再生 产品比较
电流环
CPU
CPU比较电流指令和电 流反馈，作为结果的波 形送入放大器，再经过 PWM后将信号送到功 率晶体管。
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控制模式 控制环节
主回路 动态制动
再生 产品比较
依据输入的脉冲数目、达到控制电机 定位的目的。
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控制模式
位置控制
PULS /PULS SIGN /SIGN
CCW/CW 脉冲
CCW
CW
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伺服系统
控制模式 控制环节
5
主回路、动态制动、再生等
6
选型讨论
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伺服系统
控制模式 控制环节
主回路 动态制动
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概述
伺服(Servo)
源自于拉丁语的Servus(英语为Slave:奴隶)
奴隶的功用是忠实地遵从主人的命令从 事体力工作,也就是“依指令准确执行动 作的驱动装置；能够高精度的灵敏动作表
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控制模式 控制环节
主回路 动态制动
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位置
速度
电流
PWM
给定
位置 给定 速度 给定 电流 输出
增益
环
环
电机
位置反馈 PG
电流环
功能图
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控制模式 控制环节
主回路 动态制动
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电流环
全闭环控制（FULL-CLOSE LOOP） 利用光栅尺等位置传感器，直接将物体 的位移量同步返回到控制系统。
电机
反馈信号
控制装置
位置传感器（光栅尺）
传动机构
驱动器
外观
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概述 应用框图 闭环控制 伺服系列
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控制模式 控制环节
主回路 动态制动
再生 产品比较
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速度环
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控制模式 控制环节
主回路 动态制动
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此环节是用来检测电机的旋 转速度是否依照指令旋转，相 对于控制装置所提供之指令， 速度环控制电机的旋转速度。
速度环
P/PI控制
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伺服系统
控制模式 控制环节
驱动及原理介绍
运动控制事业部 埃斯顿自动控制技术有限公司
介绍 1 2 3
伺服驱动器原理
埃斯顿伺服系列驱动、控制环节 、驱动内部电路功能、典型控制 方式介绍等
讨论一下伺服与步进、伺服与 变频之间差异
培训纲要
1
伺服系统概述
2
埃斯顿驱动器简介
3
伺服扭矩、速度、位置控制方式
4
电流环、速度环、位置环等环节
◊ 按接受的指令的速度运行 ◊ 按接受的指令的位置定位
伺服系统应用框图
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概述 应用框图 闭环控制 伺服系列
伺服系统
控制模式 控制环节
主回路 动态制动
再生 产品比较
人机界面 HMI
PLC
控制 (I/O)
1PG
驱动器 和 电机
EDC
脉冲串
PC
PLC 运动控制器
定位模块
EDB
模拟量信号
总线
PRONET
平滑功能
平滑功能是对脉冲指令 进行加速度/减速度处 理，在以下几种情况下 使用： 1）上位机无加速度/ 减速度功能 2）脉冲指令频率太低 3）电子齿轮比太高（ 超过10/1）
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概述 应用框图 闭环控制 伺服系列
伺服系统
控制模式 控制环节
主回路 动态制动
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位置环
前馈功能
前馈功能缩短定位时间 。前馈将使实际运动轮 廓逼近指令运动轮廓。 通常前馈增益
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控制模式 控制环节
主回路 动态制动
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开环控制
开环控制（OPEN LOOP） 由控制器输出指令信号，用来驱动电机 按指令值位移并且停在所指定的位置。
电机
传动机构
控制装置
驱动器
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控制模式 控制环节
位置环
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控制模式 控制环节
主回路 动态制动
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此环节是用来检测由控制器所输 出位置控制指令之后，伺服电机是 否移动至指令位置。相对于位置指 令值，当检测值过大或过小时，控 制伺服电机移动其误差值的部份， 达到定位之目的。
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主回路 动态制动
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控制模式 控制环节
主回路 动态制动
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位置环
功能图
速度 偏置
到位信号 + 位置 前馈 + 前馈 滤波
位置指令 电子 位置指令 +
P调
齿轮 一次滤波
-节
+ +
速度 环
电流 环
电机
PG
PAO、PBO、PCO差分输出 PG分 频电路
电机介绍
产品ຫໍສະໝຸດ Baidu绍
概述 应用框图 闭环控制 伺服系列
伺服系统
控制模式 控制环节
主回路 动态制动
再生 产品比较
额 定 功 率
小容量型
200W-1000W
3000RPM
大容量型 5.0-15KW 1500RPM
中容量型 0.75-5KW 1000/2000RPM
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控制模式 控制环节
主回路 动态制动
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主回路
P-N电压
在DB1上的P-N电压是供电电压的有效值，即 右图中P点的电压读数是310V。 V(RMS) = 220V * 1.41 = 310V
Pn017设定在80%以下 ，对于大多数机械，设 定超过80%将会引起振 动，使用前馈滤波 Pn025 可以减小振动。
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伺服系统
控制模式 控制环节
主回路 动态制动
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位置环
偏置功能
通过分配偏置（设定偏差脉 冲）到速度指令输出可以减 小最终的定位时间。该功能 将使实际运动轮廓逼近指令 运动轮廓。
速度控制
速度指令输入范围
0 ～ ±10V【正电压－＞CCW回转】 0 ～ 额定转速
依据输入电压的大小、达到控制电机 输出转速的目的。
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控制模式 控制环节
主回路 动态制动
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控制模式
位置控制
位置指令输入方式
CCW/CW 脉冲
A/B相 脉冲
Pulse＋Dir
伺服系统
控制模式 控制环节
主回路 动态制动
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位置环
脉冲指令
我们通过Pn008选择脉冲指令形态。Pn009的 bit0、bit1被设定为0表示正逻辑（上升沿）， 为1表示负逻辑（下降沿）。
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控制模式 控制环节
主回路 动态制动
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位置环
主回路 动态制动
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半闭环控制
半闭环控制（SEMI-CLOSE LOOP） 将位置或速度传感器，安装于电机轴上 以取得位置反馈信号及速度反馈信号。
位置传感器
电机
传动机构
控制装置
驱动器
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控制模式 控制环节
主回路 动态制动
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全闭环控制
现，自我动作状态常时确认”
而具有这种功能装置就称为 伺服系统
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伺服系统
控制模式 控制环节
主回路 动态制动
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概述
伺服是一个闭环系统，它是由电流环、速度 环、位置环组成，位置环的输出作为速度环 的给定速度环的输出又是电流环的给定。 它本质上是一个跟随系统：
伺服系统
控制模式 控制环节
主回路 动态制动
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速度环
功能图
模拟转矩 转矩指 令增益
模拟速度 速度指 令增益
转矩前馈
Pn011 Pn010
模拟量限幅
加减
PI调 转矩
速
- 节 限幅
解码测 速电路
参数限幅 外部限幅
+ 转矩指 电流 令滤波 环
电机
PG
PAO、PBO、PCO差分输出 PG分 频电路
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伺服系统
控制模式 控制环节
主回路 动态制动
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电流环
电流传感器
电流传感器CT1和CT2在 电流环中的作用就是感应 通过电机的电流，并且将 它转换为一个模拟电压信 号。然后这个模拟电压信 号经过PWM转换电路到 ASIC。在这里只需要2个 电流传感器，因为CPU能 够根据公式Iu+Iv+Iw=0 计算出W相的电流。
00..7755WW--55..00KKWW 支支持持MMOODDBBUUSS总总线线 RRSS--448855通通讯讯接接口口 内内置置1166节节点点控控制制
11KKWW--1155KKWW
1177位位AABBSS编编码码器器反反馈馈 支支持持RROOFFIITTBBUUSS总总线线 实实时时增增益益调调试试 高高响响应应速速度度 在在线线自自调调整整功功能能
伺服系统
控制模式 控制环节
主回路 动态制动
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功 能
EDC
PRONET EDB
0.2
0.75 1
3
5
15
功率(Kw)
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控制模式 控制环节
主回路 动态制动
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控制模式
根据不同的 控制系统之 需求，在驱 动器中有三 种控制模式 可供选择。
伺服系统
控制模式 控制环节
主回路 动态制动
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控制模式
扭矩控制
扭矩指令输入范围
0 ～ ±10V【正电压－＞CCW扭矩】 0 ～ 额定扭矩
依据输入电压的大小、达到控制电机 输出扭矩的目的。
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控制模式 控制环节
主回路 动态制动
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控制模式
性能优异，完全取代进口品牌
驱动器介绍
EDC
EDB
PRONET
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伺服系统
控制模式 控制环节
主回路 动态制动
再生 产品比较
220000WW--11000000WW 支支持持省省线线式式编编码码器器 支支持持CCAANNooppeenn总总线线 支支持持MMOODDBBUUSS总总线线 单单相相电电压压输输入入
伺服系统
控制模式 控制环节
主回路 动态制动
再生 产品比较
全系列
容量范围：200-1000W
EDC 系列 超小体积，单相电源输入
稳定可靠，适用场合极为广泛
容量范围：0.75-5.0KW
EDB 系列 通用性，位置、扭矩、速度控制
内置节点定位，优良性价比
容量范围：0.2-15KW
PRONET系列 高速高精，可扩展通信模块
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伺服系统
控制模式 控制环节
主回路 动态制动
再生 产品比较
伺服电机在驱动时由于负载的关 系而产生扭矩的缘故，使得流进电机 的电流增大，一旦流进电机的电流过 大时会造成电机烧毁的情形。为防止 此一情形发生，在电机的输出位置加 入电流感测装置，当电机电流超过一 定电流时，切断伺服驱动器以保护电 机。
扭矩控制 速度控制 位置控制
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伺服系统
控制模式 控制环节
主回路 动态制动
再生 产品比较
控制模式
控制模式设定
扭矩控制 速度控制 位置控制
位置指令输入方式 CW/CCW A/B Phase Pulse/Dir
依照不同的控制器来设定控制方式
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电流环
PWM
PWM（脉宽调制）是一种将模拟 信号转换为数字信号的方法。在 模拟信号上加上一个载波频率， 其大小依赖于功率模块的开关次 数。每当模拟信号与载频波形交 叉时，PWM输出就发生一次转换 ，一系列的转换就形成了方波信 号，其表现为模拟信号的平均值 ，相当于该信号的数字形态。
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概述 应用框图 闭环控制 伺服系列
伺服系统
控制模式 控制环节
主回路 动态制动
再生 产品比较
电流环
功率晶体管
在电流环中包括6个功率晶体管。 伺服驱动器中使用的是IPM—智能 功率模块，内置有6个IGBT及其驱 动电路，另外，还包括过流检测、 过热检测。 IPM使用规格： EDB-10/15使用30A EDB-30/50使用了75A
主回路 动态制动
再生 产品比较
控制模式
位置控制
A/B相 脉冲
CCW
CW
PULS /PULS SIGN /SIGN
控制模式
位置控制
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控制模式 控制环节
主回路 动态制动
再生 产品比较
PULS /PULS SIGN /SIGN
Pulse＋Dir
CCW
CW
伺服控制环节框图