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伺服驱动器原理及应用培训课件
五、动态制动
动态制动是如何发生的?
第二种情况: 1.5kW以下的EDB伺服驱动器 的动态制动电路虽然是通过一个继 电器动作的,但实际上是用一个动 态制动电阻消耗电机转子能量。这 种方法使电机有一个较长的减速时 间和平滑的停机。
五、动态制动
动态制动是如何发生的?
第三种情况: 2kW以上的EDB伺服驱动器的动 态制动电路通过一个可控硅代替继 电器动作,这是与1.5kW以下的伺服 驱动器唯一不同的地方。电机转子 能量也是消耗在动态制动电阻上。 这种方法也使电机平滑的减速。
一、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。
一、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。
再生值依赖三个因素:转矩、减速度和运动周期。这个值通常在选 型软件中计算并且显示为电阻功率。然而,如果需要也可以手工计算。
当再生电路中需要更大的元器件时必须有外部再生。有时,在一些 特殊应用中C1或R1的功率不够大,在这种情况下,就需要一个外部的电阻或 电容作为内部元器件的补充。
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五、动态制动
使用可控硅的动态制动
2.0kW以上的伺服驱动器都使用了可控硅触发动态制动, 以此替代继电器。但是需要注意的是,如果控制电源关闭,使用 可控硅的伺服驱动器的动态制动功能也将关闭。而使用继电器的 伺服驱动器,掉电或报警时保持动态制动状态。
五、动态制动
动态制动电阻
为了使动态制动电路工作,必 须有一些消除电机转子能量的途径, 这就是动态制动电阻的作用。这个 电阻消耗了电机的能量,从而使电 机快速停止成为可能。然而,有些 伺服驱动器(如双继电器版本)内 并没有动态制动电阻,那是因为电 机绕组的阻抗已经足够用于制动了。
六、再生
再生是在电机减速过程中的一 种动作,此时电机等效为一个发电 机。再生吸收了旋转负载的动能, 并将它转化为电能,回馈到驱动器。
六、再生
再生的目的
再生有两个主要功能:1)消耗运动负载的惯性能量;2)快速地对 主电容(C1)放电。
当一套EDB伺服系统运行在额定转速并且带着允许的最大负载惯量, EDB伺服驱动器必须吸收停止负载时产生的全部能量而不损坏系统。如果系统 运行在超过额定转速或者带着超过允许的最大负载惯量,那么必须有外部再 生。
5.0kW以下的EDB伺服驱动器都有内部电阻R1和电容C1。如果需要外部 再生,必须由技术服务人员将内部R1去掉,并且在P和B端子上外接电阻。
一、电流环
功率晶体管
在电流环中包括6个功率晶体管。 EDB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。 EDB-05使用了15A的IPM。 EDB-10/15使用了30A的IPM。 EDB-20使用了50A的IPM。 EDB-30/50使用了75A的IPM。
二、速度环
功能图
二、速度环
P/PI控制
三、位置环
功能图
三、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)。
三、位置环
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)。
三、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。
三、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。
五、动态制动
动态制动何时发生?
Servo Off:动态制动打开以保证安全。 Servo On:动态制动关闭。 伺服驱动器进入Servo Off状态,当: 1)S-ON输入信号关闭; 2)超程; 3)伺服报警发生; 4)主电源关闭。 当以上事件发生时,我们能够通过设定参数Pn004指定电机如何停机。
四、主回路
主电ห้องสมุดไป่ตู้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。
四、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
五、动态制动
动态制动的方法
通过动态制动使电机突然停 止的方法有两种:1)通过短接电机U、 V、W相的绕组;2)将转子能量消耗 到电阻上。
五、动态制动
动态制动是如何发生的?
第一种情况: 双继电器版本的EDB伺服驱 动器的动态制动电路使用一个继电 器造成电机绕组短路,从而使电机 紧急停机。当用在大功率伺服上时 这种方法不是很安全。
2019/9/21
六、再生
再生的目的
EDC伺服驱动器只有电容C1用于内部再生。如果需要外部再生,则需 要将外部再生单元接到驱动器的P和N端子上。如果一个系统中有多个这类的 伺服驱动器,通过将每一台驱动器的所有P端子连接在一起、所有N端子连接 在一起,可能可以增加再生的容量。这相当于将所有的C1并联。但是这必须 依赖于对系统执行周期的完整分析。
一、电流环 二、速度环 三、位置环 四、主回路 五、动态制动 六、再生 七、伺服选型
一、电流环
功能图
一、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。