伺服驱动器是什么
伺服驱动器是用来控制伺服电机的一种控制器，伺服驱动器
其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分。目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。整流单元（AC-DC）主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。伺服驱动器一般可以采用位置、速度和力矩三种控制方式，主要应用于高精度的定位系统，目前是传动技术的高端。随着伺服系统的大规模应用，伺服驱动器使用、伺服驱动器调试、伺服驱动器维修都是伺服驱动器在当今比较重要的技术课题，越来越多工控技术服务商对伺服驱动器进行了技术深层次研究。
伺服驱动器的工作原理 。速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控制是通过发脉冲来控制的。具体采用什么控制方式要根据客户的要求，满足何种运动功能来选择。如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模式不太方便，用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好的死循环控制功能，用速度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高，或者，基本没有实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。那么如果控制器本身的运算速度很慢（比如PLC，或低端运动控制器），就用位置方式控制。如果控制器运算速度比较快，可以用速度方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器的工作量，提高效率（比如大部分中高端运动控制器）；如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，这一般只是高端专用控制器才能这么干，而且，这时完全不需要使用伺服电机。换一种说法是：
1、转矩控制：转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为例如10V对应5Nm的话，当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为 2、5Nm:如果电机轴负载低于 2、5Nm时电机正转，外部负载等于 2、5Nm时电机不转，大于 2、5Nm时电机反转（通常在有重力负载情况下产生）。可以通过实时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。 2、位置控制：位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。应用领域如数控机床、印刷机械等等。 3、速度模式：通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制，在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位，但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位回馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号，此时的电机轴端的编码器只检测电机转速，位置信号就由
一、伺服驱动器外部接线及说明。 SRV-CTRL PLC 外部电源 （DC 24V） SRV-CTRL 说明： 1、SRV-CTRL指PLC的伺服控制模块； 2、以→指向者为输入，以←指向者为输出。 3、各信号含义如下： INH: 禁止输入脉冲指令（开路时禁止）；OZ-: Z相输出；OZ+: Z相输出； S-RDY: 伺服驱动器已准备就绪；ALM: 伺服驱动器故障报警； COIN: 定位已完成；SRV-ON: 伺服驱动器“开”信号； COM-: 电源负极；COM+: 电源正极； PULS1: 指令脉冲输入端； PULS2: 指令脉冲输入端； SIGN1: 指令脉冲符号输入端； SIGN2: 指令脉冲符号输入端； 二、参数说明： 1、参数设置方法。
操作面板上共有5个按键，意义如下： MODE：模式转换键，按此键可在4个模式间切换，这4个模式是： DP-××××: 选择监视项目（共有7个, 在按 MODE键显示DP-××××后先按SET，再按↑或↓选择） ⑴、DP-EPS: 位置偏差；⑵、DP-SPD: 转速； ⑶、DP-TRQ: 转矩；⑷、DP-CNT: 控制方式； ⑸、DP-IO: 输入输出信号状态；⑹、DP-ERR: 错误信息； ⑺、DP_NO: PR-××××: 设定参数。 EE-××××: 写入参数。 AT-××××: 自动增益调整。 SET：为设定及确认键。 ↑：数值增加或移动到下一个选项； ↓：数值减少或移动到上一个选项； ←：数位间移动； 具体设置步骤详见有关Drive r的补充信息
说明： 1、参数号码后加“#“者为需要更改的，如02号参数实际应用中应设为 0; 2、控制方式含义 T：转矩控制 S：速度控制 P：位置控制 3、出厂设定为”*”者为出厂时未设置，需根据实际自行设置； 4、其余参数可使用出厂设置； 5、最后一栏为新Driver与之对应的参数（有些没有）； 6、更详细的说明参见Driver手册（旧）或参考Driver手册（新）中对 应的参数； 7、以下表格为Driver实际参数设置表。
伺服电机工作原理图 伺服电机工作原理——伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。 永磁交流伺服系统具有以下等优点：（1）电动机无电刷和换向器，工作可靠，维护和保养简单；（2）定子绕组散热快；(3)惯量小，易提高系统的快速性；（4）适应于高速大力矩工作状态；（5）相同功率下，体积和重量较小，广泛的应用于机床、机械设备、搬运机构、印刷设备、装配机器人、加工机械、高速卷绕机、纺织机械等场合，满足了传动领域的发展需求。 永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模式混合式的发展后，目前已经进入了全数字的时代。全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等确定，还充分发挥了数字控制在控制精度上的优势和控制方法的灵活，使伺服驱动器不仅结构简单，而且性能更加的可靠。现在，高性能的伺服系统，大多数采用永磁交流伺服系统其中包括永磁同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。伺服驱动器有两部分组成：驱动器硬件和控制算法。控制算法是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一，是国外交流伺服技术封锁的主要部分，也是在技术垄断的核心。 2 交流永磁伺服系统的基本结构 交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成，其结构组成如图1所示。其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。我们的交流永磁同步驱动器其集先进的控制技术和控制策略为一体，使其非常适用于高精度、高性能要求的伺服驱动领域，还体现了强大的智能化、柔性化是传统的驱动系统所不可比拟的。 目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，其优点是可以实现比较复杂的控制算法，事项数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。
伺服电机驱动器的工作原理 伺服驱动器又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。 伺服进给系统的要求 1、调速范围宽 2、定位精度高 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。 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。 常州丰迪电气有限公司是一家专业生产三相步进电机、交流伺服电机、三相伺服电机、伺服电机驱动器、步进电机驱动器的企业，产品主要用于各类数控机床、医疗机械、包装机械、纺织机械等自动化控制领域。公司技术力量雄厚，生产工艺精湛，电机全部采用优质材料，技术性能和质量指标达到国内同类产品的领先水平，丰迪始终以诚信、共赢的经营宗旨立足于市场。下面就由丰迪电气讲述下伺服电机驱动器的工作原理。 目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路，IPM内部集成了驱动电路，同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路，在主回路中还加入软启动电路，以减小启动过程对驱动器的冲击。功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。整流单元（AC-DC）主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。 随着伺服系统的大规模应用，伺服驱动器使用、伺服驱动器调试、伺服驱动器维修都是伺服驱动器在当今比较重要的技术课题，越来越多工控技术服务商对伺服驱动器进行了技术深层次研究。
松下伺服电机接线总结 伺服驱动器型号：MDDHT5540 伺服电机型号：MSME152G1H 运动控制卡型号：PCI-1240 1、主电路 工作原理：按下空气开关MCCB后，控制电路L1C、L2C先得电。此时ALM+引脚有输出，ALM回路控制的回路接通，ALM回路的继电器控制的开关ALM 闭合。软件开关通过程序控制主电路的通断，正常运行情况下一直运行。此时只要按下开始按钮ON，电磁接触器线圈主电路瞬间接通，电磁接触器线圈MC得电后，使电磁接触器控制的开关MC闭合，此时即使开始按钮ON断开，由于电路的自锁作用，主电路仍然接通。 2、脉冲发送电路
接线根据： 运动控制卡PCI-1240给出的控制卡功能模块图如下图所示 由图可知，运动控制卡输出脉冲的方式为长线驱动方式。 松电机下伺服使用手册中P3-35（P151）中提到长线驱动接线端子说明如下图 手册P3-18（P134）给出的长线驱动接线方法如下图
3、编码器反馈脉冲接收电路 接线原理：关于利用伺服驱动器输出的ABZ相脉冲计算伺服电机的旋转角度（参考 网址：http://bbs.gongkong1/Details/201910/2019103112034201901-1.shtml）推荐做法：先将OA、OB脉冲四倍频（类似于DSP的QEP计数模块），具体实现的时候只需要记住OA、OB的每个脉冲跳变即可实现四倍频，同时要辩相，一般我们定义OA超前OB为电机旋转正方向，此时脉冲累加，否则为负方向，脉冲累减。知道了脉冲个数就好办了，如果松下伺服输出的脉冲个数为一圈2500个，由于我们四倍频了，故实际到我们这里就应该是10000个没圈，根据这个脉冲你就可以知道电机的相对位置。根据OC信号，你可以知道电机的绝对位置，一般定义OC出现的时刻就是电机转子的零位，因此每次检测到OC出现，就应该认为绝对位置出现，这样可以清除累积误差。根据收到的脉冲数，采用M法测速也可以计算出实际电机的转速。 接线根据： 伺服驱动器说明书P3-32（P148）给出的接线说明
创作编号：BG7531400019813488897SX 创作者：别如克* 伺服电机内部结构
伺服电机工作原理
伺服电机原理 一、交流伺服电动机 交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置互差90°的绕组，一个是励磁绕组Rf，它始终接在交流电压Uf上；另一个是控制绕组L，联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。 交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式，但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性，无“自转”现象和快速响应的性能，它与普通电动机相比，应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式：一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子，为了减小转子的转动惯量，转子做得细长；另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子，杯壁很薄，仅0.2-0.3mm，为了减小磁路的磁阻，要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小，反应迅速，而且运转平稳，因此被广泛采用。 交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子静止不动。当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电动机的转速随控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时，伺服电动机将反转。 交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点： 1、起动转矩大 由于转子电阻大，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比，有明显的区别。它可使临界转差率S0＞1，这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。 2、运行范围较广 3、无自转现象 正常运转的伺服电动机，只要失去控制电压，电机立即停止运转。当伺服电动机失去控制电压后，它处于单相运行状态，由于转子电阻大，定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性（T1－S1、T2－S2曲线）以及合成转矩特性（T－S曲线）交流伺服电动机的输出功率一般是0.1-100W。当电源频率为50Hz，电压有36V、110V、220、380V；当电源频率为400Hz，电压有20V、2 6V、36V、115V等多种。
交流伺服电机驱动器使用说明书 1．特点 ●16位CPU+32位DSP三环（位置、速度、电流）全数字化控制 ●脉冲序列、速度、转矩多种指令及其组合控制 ●转速、转矩实时动态显示 ●完善的自诊断保护功能，免维护型产品 ●交流同步全封闭伺服电机适应各种恶劣环境 ●体积小、重量轻 2．指标 ●输入电源三相200V -10%～+15% 50/60HZ ●控制方法IGBT PWM(正弦波) ●反馈增量式编码器（2500P/r） ●控制输入伺服-ON 报警清除CW、CCW驱动、静止 ●指令输入输入电压±10V ●控制电源DC12～24V 最大200mA ●保护功能OU LU OS OL OH REG OC ST CPU错误，DSP错误，系统错误 ●通讯RS232C ●频率特性200Hz或更高（Jm=Jc时） ●体积L250 ×W85 ×H205 ●重量 3.8Kg 3．原理 见米纳斯驱动器方框图(图1)和控制方框图(图2) 4．接线 4.1主回路 卸下盖板坚固螺丝；取下端子盖板。用足够线经和连接器尺寸作连接，导线应采用额定温度600C以上的铜体线，装上端子盖板，拧紧盖板螺丝。螺丝拧紧力矩大于1.2Nm M4或2.0 Nm M5时才可能损坏端子,接地线径为2.0mm2 具体见接线图3 4.2 CN SIG 连接器[ 具体见接线图4 ●驱动器和电机之间的电缆长度最大20M ●这些线至少要离开主电路接线30cm，不要让这些线与电源进线走一线槽； 或让它们捆扎在一起 ●线经0.18mm2或以上屏蔽双绞线，有足够的耐弯曲力 ●屏蔽驱动器侧的屏蔽应连接到CN.SIG 连接器的20脚，电机侧应连接到J 脚 ●若电缆长于10M，则编码器电源线+5V、0V应接双线 4.3 CN I/F 连接 ●控制器等周边设备与驱动器之间距离最大为3M ●这些线至少和主电路接线相隔30cm ,不要让这些线与电源进线走同一线槽 或和它们捆扎在一起 ●COM+和COM-之间的控制电源（V DC）由用户供给
伺服驱动器得工作原理 随着全数字式交流伺服系统得出现,交流伺服电机也越来越多地 应用于数字控制系统中.为了适应数字控制得发展趋势,运动控制系 统中大多采用全数字式交流伺服电机作为执行电动机.在控制方式上用脉冲串与方向信号实现。?一般伺服都有三种控制方式：速度控制方式，转矩控制方式,位置控制方式。 速度控制与转矩控制都就是用模拟量来控制得。位置控制就是通过发脉冲来控制得。具体采用什么控制方式要根据客户得要求,满足何种运动功能来选择。?如果您对电机得速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然就是用转矩模式。?如果对位置与速度有一定得精度要求，而对实时转矩不就是很关心，用转矩模式不太方便,用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好得死循环控制功能,用速度控制效果会好一点。如果本身要求不就是很高,或者，基本没有实时性得要求,用位置控制方式对上位控制器没有很高得要求。就伺服驱动器得响应速度来瞧,转矩模式运算量最小,驱动器对控制信 号得响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号得响应最慢。对运动中得动态性能有比较高得要求时,需要实时对电机进行调整. 那么如果控制器本身得运算速度很慢(比如PLC，或低端运动控制器)，就用位置方式控制.如果控制器运算速度比较快,可以用速度方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器得工作量,提高效率(比如大部分中高端运动控制器）；如果有更好得上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，这一般只就是高
端专用控制器才能这么干,而且,这时完全不需要使用伺服电机。?换一种说法就是： 1、转矩控制：转矩控制方式就是通过外部模拟量得输入或直接得地址得赋值来设定电机轴对外得输出转矩得大小，具体表现为例如10V 对应5Nm得话，当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为 2、５Nm:如果电机轴负载低于２、5Nm时电机正转,外部负载等于2、5Ｎm 时电机不转,大于2、5Nm时电机反转（通常在有重力负载情况下产生）。可以通过实时得改变模拟量得设定来改变设定得力矩大小，也可通过通讯方式改变对应得地址得数值来实现。应用主要在对材质得受力有严格要求得缠绕与放卷得装置中,例如饶线装置或拉光纤设备，转矩得设定要根据缠绕得半径得变化随时更改以确保材质得受力不会随着缠绕半径得变化而改变。?２、位置控制:位置控制模式一般就是通过外部输入得脉冲得频率来确定转动速度得大小，通过脉冲得个数来确定转动得角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度与位移进行赋值。由于位置模式可以对速度与位置都有很严格得控制，所以一般应用于定位装置。应用领域如数控机床、印刷机械等等。3?、速度模式:通过模拟量得输入或脉冲得频率都可以进行转动速度得控制，在有上位控制装置得外环ＰID控制时速度模式也可以进行定位，但必须把电机得位置信号或直接负载得位置信号给上位回馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号，此时得电机轴端得编码器只检测电机转速,位置信号就由直接得最终负载端得检测装置来提供了，这样得优点在于可以减少中间传动过程中得误差,增加
伺服电机工作原理
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伺服电机的工作原理图 伺服电机工作原理——伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W 三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。 1、永磁交流伺服系统具有以下等优点： （1）电动机无电刷和换向器，工作可靠，维护和保养简单； （2）定子绕组散热快； (3)惯量小，易提高系统的快速性； （4）适应于高速大力矩工作状态； （5）相同功率下，体积和重量较小，广泛的应用于机床、机械设备、搬运机构、印刷设备、装配机器人、加工机械、高速卷绕机、纺织机械等场合，满足了传动领域的发展需求。 永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模式混合式的发展后，目前已经进入了全数字的时代。全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等确定，还充分发挥了数字控制在控制精度上的优势和控制方法的灵活，使伺服驱动器不仅结构简单，而且性能更加的可靠。现在，高性能的伺服系统，大多数采用永磁交流伺服系统其中包括永磁同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。伺服驱动器有两部分组成：驱动器硬件和控制算法。控制算法是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一，是国外交流伺服技术封锁的主要部分，也是在技术垄断的核心。 2、交流永磁伺服系统的基本结构 交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成，其结构组成如图1所示。其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。我们的交流永磁同步驱动器其集先进的控制技术和控制策略为一体，使其非常适用于高精度、高性能要求的伺服驱动领域，还体现了强大的智能化、柔性化是传统的驱动系统所不可比拟的。 目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，其优点是可以实现比较复杂的控制算法，事项数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。
目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心， 伺服驱动器（图1） [1] 可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。整流单元（AC-DC）主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。 随着伺服系统的大规模应用，伺服驱动器使用、伺服驱动器调试、伺服驱动器维修都是伺服驱动器在当今比较重要的技术课题，越来越多工控技术服务商对伺服驱动器进行了技术深层次研究。 编辑本段基本要求 伺服进给系统的要求 1、调速范围宽 2、定位精度高 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， 伺服驱动器（图2） [2] 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。 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。 编辑本段有关参数 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； 2、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； 3、在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较小的值。 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。 最大输出转矩设置
晶貌智能电机参考资料： 直流无刷、伺服电机特点：体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。 电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命。可用于智能移动设备、高灵敏度仪器、高速运转设备等，我们电机能很好地满足其技术要求。 直流无刷电机：通过霍尔反馈控制，主要以速度控制为主对于精度要求及功能性要求不是很高的AGV小车等。控制相对简单。（一般的无刷电机，是根据三个霍尔产生的六组编码，比如001,101这些去判断转子旋转位置，然后控制绕组的电流换相，主要是作为一种动力输出，不需要十分精确地控制旋转角度，此时用霍尔元件就足够了，如两点之间普通搬运的小车）。 直流无刷伺服电机（配有编码器）：通过编码器反馈控制，可实现速度和位置的精确控制需要准确定位及附带需求功能较多的AGV适用，目前新研发小车配套伺服趋势较明显。（对于伺服电机而言，是要精确控制转动角度的，此时就要根据需要选择不同分辨率的编码器作为位置反馈信号，最常见的就是2500线增量编码器，相当于电机转动一圈可以发出10000个脉冲信号，所以可以达到非常精确的控制精度。相对的，编码器的价格和霍尔不是一个数量级的，这里面当然也有性价比的问题）。 伺服电机在封闭的环里面使用。也就是说它随时把信号传给系统，同时把系统给出的信号来修正自己的运转。直流无刷伺服电机特点：1、转动惯量小、启动电压低、空载电流小；2、其接触式换向系统，大大提高电机转速；3、无刷伺服电机在执行伺服控制时，通过编码器可实现速度、位置、扭矩等的精确控制；4、不存在电刷磨损情况，除转速高之外，还具有寿命长、噪音低、无电磁干扰等特点。无刷伺服电机和其他电机相比到底有什么优点：1、精度①实现了位置，速度和力矩的闭环控制；②克服了其他电机失步的问题； 2、转速高速性能好，一般额定转速能达到3000～5000转； 3、适应性抗过载能力强，能承受三倍于额定转矩的负载，对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用； 4、稳定①低速运行平稳，能做到低速运行时的精确控制；②适用于有高速响应要求的场合； 5、及时性电机加减速的动态相应时间短，一般在几十毫秒之内； 6、舒适性①发热和噪音明显降低。②普通的电机，断电后它还会因为自身的惯性再转一会儿，然后停下。而伺服电机是说停就停，说走就走，反应极快。 无刷直流伺服电机这里有3个名词 1无刷 2直流 3伺服，分别代表电机的3个属性。 1无刷代表没有电刷，电刷用于直流电机启动是一易损件。无刷就是用驱动电路代替了电刷启动电机。 2直流电机就是指采用直流电源，他的难道就在于电机启动（由于直流电产生的磁场是恒定的），启动就需要电刷或者代替电刷的电路。 3伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。 直流无刷电机典型接线图参考（霍尔反馈）：
伺服电机内部结构 伺服电机工作原理 伺服电机原理 一、交流伺服电动机 交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似?其定子上装有两个位置互差90。的绕组，一个是励磁绕组Rf,它始终接在交流电
压Uf上；另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机 又称两个伺服电动机。 交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式，但为了使伺服电动机具有较宽的 调速范围、线性的机械特性，无“自转”现象和快速响应的性能，它与普通电动机相比，应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式：一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子，为了减小转子的转动惯量，转子做得细长；另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子，杯壁很薄，仅0.2- 0.3mm ，为了减小磁路的磁阻，要在空心 杯形转子内放置固定的内定子?空心杯形转子的转动惯量很小，反应迅速，而且 运转平稳，因此被广泛采用。 交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁 场，转子静止不动。当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电动机的转速随控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时，伺服电动机将反转。 交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著 特点： 1、起动转矩大 由于转子电阻大，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比，有明显的区别。它可使临界转差率S0 > 1，这样不 仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。
伺服电机和伺服驱动器的使用介绍 一、伺服电机? 伺服驱动器的控制原理 伺服电机和伺服驱动器是一个有机的整体，伺服电动机的运行性能是电动机及其驱动器二者配合所反映的综合效果。 1、永磁式同步伺服电动机的基本结构 图1为一台8极的永磁式同步伺服电动机结构截面图，其定子为硅钢片叠成的铁芯和三相绕组，转子是由高矫顽力稀土磁性材料（例如钕铁錋）制成的磁极。为了检测转子磁极的位置，在电动机非负载端的端盖外面还安装上光电编码器。驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。 图1 永磁式同步伺服电动机的结构 图2 所示为一个两极的永磁式同步电机工作示意图，当定子绕组通上交流电源后，就产生一旋转磁场，在图中以一对旋转磁极N、S表示。当定子磁场以同步速n1逆时针方向旋转时，根据异性相吸的原理，定子旋转磁极就吸引转子磁极，带动转子一起旋转，转子的旋转速度与定子磁场的旋转速度（同步转速n1）相等。当电机转子上的负载转矩增大时，定、转子磁极轴线间的夹角θ就相应增大，导致穿过各定子绕组平面法线方向的磁通量减少，定子绕组感应电动势随之减小，而使定子电流增大，直到恢复电源电压与定子绕组感应电动势的平衡。这时电磁转矩也相应增大，最后达到新的稳定状态，定、转子磁极轴线间的夹角θ称为功率角。虽然夹角θ会随负载的变化而改变，但只要负载不超过某一极限，转子就始终跟着定子旋转磁场以同步转速n1转动，即转子的转速为： （1-1）
图 2 永磁同步电动机的工作原理 电磁转矩与定子电流大小的关系并不是一个线性关系。事实上，只有定子旋转磁极对转子磁极的切向吸力才能产生带动转子旋转的电磁力矩。因此，可把定子电流所产生的磁势分解为两个方向的分量，沿着转子磁极方向的为直轴（或称d轴）分量，与转子磁极方向正交的为交轴（或称q轴）分量。显然，只有q轴分量才能产生电磁转矩。 由此可见，不能简单地通过调节定子电流来控制电磁转矩，而是要根据定、转子磁极轴线间的夹角θ确定定子电流磁势的q轴和d轴分量的方向和幅值，进而分别对q 轴分量和d轴分量加以控制，才能实现电磁转矩的控制。这种按励磁磁场方向对定子电流磁势定向再行控制的方法称为“磁场定向”的矢量控制。 2、位置控制模式下的伺服系统是一个三闭环控制系统，两个内环分别是电流环和速度环。 图 3 ? 稳态误差接近为零； ? 动态：在偏差信号作用下驱动电机加速或减速。
永磁同步伺服电机(PMSM) 驱动器设计原理 周瑞华 周瑞华先生，中达电通股份有限公司应 用工程师。 关键词：PMSM 整流功率驱动单 元控制单元 永磁交流伺服系统的驱动器经历了 模拟式、模拟数字混合式的发展后，目 前已经进入了全数字的时代。全数字伺 服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散 性大、零漂、低可靠性等缺点，还充分 发挥了数字控制在控制精度上的优势和 控制方法的灵活，使伺服驱动器不仅结 构简单，而且性能更加可靠。现在，高性能的伺服系统大多数采用永磁交流伺服系统，其中包括永磁同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。后者由两部分组成：驱动器硬件和控制算法。控制算法是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一，是国外交流伺服技术封锁的主要部分，也是技术垄断的核心。 一交流永磁伺服系统的基本结构 交流永磁伺服系统主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通信接口单元、伺服电机及相应的反馈检测器件组成。其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等。我们的交流永磁同步驱动器集先进的控制技术和控制策略为一体，使其非常适用于高精度、高性能要求的伺服驱动领域，还体现了强大的智能化、柔性化，是传统的驱动系统所不可比拟的。 目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心，其优点是可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块(IPM)为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软起动电路,以减小起动过程对驱动器的冲击。 伺服驱动器大体可以划分为功能比较独立的两个模块，如图1所示。功率板(驱动板)是强电部分其中包括两个单元，一是功率驱动单元用于电机的驱动，二是开关电源单元为整个系统提供数字和模拟电源；控制板是弱电部分，是电机的控制核心也是伺服驱动器技术核心控制算法的运行载体。控制板通过相应的算法输出PWM信号，作为驱动电路的驱动信号，来改变逆变器的输出功率，以达到控制三相永磁式同步交流伺服电机的目的。
伺服驱动器接线原理图
伺服驱动器接线端子说明 电源端子TB2 端子号端子记号信号名称功能 TB－1 R 主回路电源 单相或三相主回路电源端子 ～220V 50HZ 注意：不要同电机输出端子U、V、W连接 TB－2 S TB－3 T TB－4 PE 系统接地接地端子 接地电阻﹤100欧; 伺服电机输出和电源输入公共一点接地 TB－5 U 伺服电机输出伺服电机输出端子 必须与电机U、V、W端子对应连接 TB－6 V TB－7 W TB－8 r 控制电源 单相控制回路电源输入端子～220V 50Hz 备注：在SD15M的TB1中不用接。 TB－9 t 反馈信号端子CN1 端子号信号名称 端子记号 颜 色 功能记 号 I/O 方 式 CN1－5 CN1－6 CN1－17 CN1－18 5V电源 ＋ 5V 伺服电机光电编码器用＋5V电源； 电缆长度较长时，应使用多根芯线 并联，减小线路压降。 CN1－1 CN1－2 CN1－3 CN1－4 CN1－16 电源公共地0V CN1－24 编码器A＋输入A＋ Type4 与伺服电机光电编码器A＋相连接 CN1－12 编码器A－输入A－与伺服电机光电编码器A－相连接 CN1－23 编码器B＋输入B＋ Type4 与伺服电机光电编码器B＋相连接 CN2－11 编码器B－输入B－与伺服电机光电编码器B－相连接 CN2－22 编码器Z＋输入Z＋ Type4 与伺服电机光电编码器Z＋相连接 CN2－10 编码器Z－输入Z－与伺服电机光电编码器Z－相连接CN1－21 编码器U＋输入U＋T ype4 与伺服电机光电编码器U＋相连接
CN1－9 编码器U －输入 U － 与伺服电机光电编码器U －相连接 CN1－20 编码器V ＋输入 V ＋ Type4 与伺服电机光电编码器V ＋相连接 CN1－8 编码器V －输入 V － 与伺服电机光电编码器V －相连接 CN1－19 编码器W ＋输入 W ＋ T ype4 与伺服电机光电编码器W ＋相连接 CN1－7 编码器W －输入 W － T ype4 与伺服电机光电编码器W －相连接 控制信号输入/输出端子CN2 控制方式简称：P 代表位置控制方式 S 代表模拟量速度控制方式 端子号 信号名称 记号 I/O 方式 功能 CN2－8 输入端子的电源正极 COM ＋ Type1 输入端子的电源正极 用来驱动输入端子的光电耦合器DC12～24V ， 电流≥100m A CN2－20 指令脉冲禁 止 INH Type1 P 位置指令脉冲禁止输入端子 INH ON ：指令脉冲输入禁止 INH OFF ：指令脉冲输入有效 CN2－21 伺服使能 SON Type1 P,S 伺服使能输入端子 SON ON ：允许驱动器工作 SON OFF ：驱动器关闭，停止工作 电机处于自由状态 注1：当从SON OFF 打到SON ON 前，电机必须是静止的 注2：打到SON ON 后，至少等待5ms 再输 入命令 注3：如果用PA27打开内部使能，则SON 信号不检测。 CN2－9 报警消除 ALRS Type1 P,S 报警清除输入端子 ALRS ON ：清除系统报警 ALRS OFF ：保持系统报警 CN2－23 偏差计数器 清零 CLE Type1 P 位置偏差计数器清零输入端子 CLE ON ：位置控制时，位置偏差计数器清零 CN2－12 模拟量输入 端 Vin Type4 S 外部模拟速度指令输入端子，单端方式，输入阻抗10千欧姆，输入范围－10V ～＋ 10V 。 CN2－13 模拟量输入地 Vingnd 模拟输入的地线。 CN2伺服准备好SRDY Type2 P,S 伺服准备好输出端子