控制回路供电
电源保护
泄放电路，接 回生电阻，帮 助消耗马达的 反电动势
功率逆变和保护单元 功率逆变器的功能是根据控制电路的指令，将电源单元提 供的高压直流电转变为伺服电机定子绕组中的三相交流电 流，以产生所需电磁力矩。这部分可以采用集驱动电路、 保护电路和功率管于一体的智能功率模块(ipm)。ipm实现 了功率管的优化驱动和就地保护，提高了功率逆变器的性 能。
全数字交流伺服系统的组成 制作人：郑圆成 制作人： 2010年10月27日 年 月 日
全数字交流伺服系统的组成
全数字伺服系统采用位置控制、速度控制和力矩控制的三 环结构。系统硬件由电源单元，功率逆变和保护单元，检 测器单元，数字控制器单元，接口单元组成。
全数字伺服系统结构框图
电源单元(交流伺服电机 电源单元 交流伺服电机) 交流伺服电机 包括功率逆变器供电电源、控制电路供电和电源保护。逆 变器供电电源由三相交流不可控桥式整流及无源滤波网络 滤波所得到。为避免通电时出现过大的瞬时电流和电机制 动时产生过高的泵升电压，一般带有软启动和能量泄放电 路。控制电源一般由自激振荡式开关电源产生。电源保护 主要是指交流输入端的缺相、欠压和过压，直流输出端的 过流、欠压和过压以及泵升电路的超时保护。
位置环的作用是产生电机的速度指令并使电机准确定位和 跟踪。通过设定的目标位置与电机的实际位置相比较，利 用其偏差通过位置调节器来产生电机的速度指令，位置环 的调节器应设计为单纯的比例(p)调节器，为了系统能实现 准确的等速跟踪，位置环还应设置 在伺服系统中的接口单元中，包括指令输入接口、异步通讯接 口(rs232/rs485)、can总线接口、i/o控制单元以及故障报警单元。 指令输入接口，接收系统发出的位置指令脉冲以及模拟形式的 速度指令。异步通讯接口，多作为用户对系统的操作接口，短 距离采用rs232协议，距离较远时采用rs485协议。can总线是一 种工业现场总线标准。i/o控制单元，接收和发送各种i/o信号形 式的指令和状态，伺服使能、脉冲禁止、报警清除、位置/速度 到达、伺服准备好等等。故障报警单元，包括码盘故障报警、 电源故障报警、功率逆变器故障报警、电机过载/失速报警、伺 服报警等等，及时通知用户故障类别，使系统在故障时能及时 得到处理，以免造成更大损失。
光电编码器位置检测原理图
旋转变压器位置检测原理图
输出差动形式的脉冲信号， 经差动接收器(如mc3486、 am26ls32)和光电隔离器(如 6n137) 进行处理，将处理后 的信号脉冲信号引入数字控 制器的计数器单元，经倍频 和鉴相电路，检测位置。
无刷旋转变压器发出的信号是模拟 量，传输数字转换器(rdc，如ad公 司的ad2s80a) ，将其转换成为数字 量，传输给数字控制器，检测位置。
检测器单元 包括反馈电流和反馈位置检测。电流反馈环节主要是抗电网电 压扰动和提高系统的电流跟踪速度，实际系统中主要采用无接 触式的电流霍尔传感器，采样电机定子电流。位置检测的精度 直接影响到伺服系统的定位精度，对于采用矢量控制的永磁同 步伺服系统，位置检测还直接影响坐标变换的精度。实际应用 的位置检测器有光电编码器和无刷旋转变压器。光学编码器能 简单地检测出位置，处理电路也很简单，而且价格便宜。但对 于机械振动以及烟雾尘埃等恶劣条件很敏感。无刷旋转变压器 传送的是低频的正弦波信号，故坚固可靠，不受电气噪声的影 响，由于处理回路的不同，分辨率可调，多用于军工产品。但 需要专用的检测和转换芯片，成本高，处理电路复杂。
伺服控制系统硬件实现框图
数字控制器单元 数字控制器是全数字伺服系统的核心部分，三环系统构成、 电机控制算法实现、系统调节器计算和脉宽调制波的发出 都由数字控制器完成。专用dsp芯片，除具有快速的数据 处理能力外，还集成了丰富的用于电机控制的专用集成电 路，如a/d转换器、pwm发生器、定时计数器电路、异步 通讯电路、can总线收发器以及高速的可编程静态ram和大 容量的程序存储器等。典型器件有motolora公司的56000系 列、日立公司的sh7000系列、ad公司的adsp2100系列和ti 公司的tms320x24x系列。