南調(diào)機(jī)電——"伺服"是什么意思呢？

關(guān)于伺服、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、伺服系統(tǒng)，很多人都不是怎么清楚了解的，就算是與伺服相關(guān)的工作人員，大多也是對(duì)伺服一知半解。

真要說(shuō)理解的很深刻，還是感覺(jué)不到。那什么是伺服呢?其實(shí)， 伺服就是一個(gè)性能上的名詞，一般只要主令和控制結(jié)果的近似達(dá)到一定高度時(shí)就能稱(chēng)為伺服，這和機(jī)器的結(jié)構(gòu)沒(méi)有直接的關(guān)系。這是為了控制電機(jī)，而專(zhuān)門(mén)研發(fā)出“伺服”這樣的一種系統(tǒng)。其實(shí)，伺服系統(tǒng)也不一定是電機(jī)系統(tǒng)，有的氣動(dòng)系統(tǒng)也稱(chēng)之為氣動(dòng)伺服。

伺服系統(tǒng)其主要是由上位機(jī)、伺服放大器、電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、指令機(jī)構(gòu)等部分構(gòu)成。 上位機(jī)：給伺服指令。伺服放大器：接收并處理上位機(jī)的指令， 控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和速度。伺服電機(jī)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)， (伺服電機(jī)自帶的編碼器把電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度和速度反饋給伺服放大器， 構(gòu)成閉環(huán)，從而確保精度。)驅(qū)動(dòng)器是電機(jī)的功率電源， 而指令機(jī)構(gòu)是發(fā)脈沖或者給速度伺服驅(qū)動(dòng)器的。

伺服電機(jī)分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類(lèi)，其主要特點(diǎn)是， 當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。 電機(jī)是運(yùn)用電磁原理，通電線圈在磁場(chǎng)環(huán)境產(chǎn)生作用力作用而轉(zhuǎn)動(dòng)的一種電子產(chǎn)品。 伺服就是在變頻的技術(shù)上發(fā)展出來(lái)的更進(jìn)一步產(chǎn)品，其通過(guò)電機(jī)屁股上安裝編碼器反饋信息， 驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的CPU再結(jié)合這個(gè)反饋信息生成控制三相電流輸出的脈沖， 從而實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的控制。

南調(diào)機(jī)電——伺服驅(qū)動(dòng)器控制方式及性能指標(biāo)是什么？

伺服電機(jī)可以將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為軸上的轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速，從而帶動(dòng)控制對(duì)象，它主要通過(guò)改變控制電壓的大小和相位(或極性)來(lái)改變伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。下面來(lái)介紹下伺服驅(qū)動(dòng)器控制方式的選擇，以及伺服電機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇。

  伺服電機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇

1．電壓

技術(shù)數(shù)據(jù)表中勵(lì)磁電壓和控制電壓指的都是額定值。勵(lì)磁電壓允許變動(dòng)范圍為土5％左右。電壓太高，電機(jī)會(huì)發(fā)熱；電壓太低和輸出功率會(huì)明顯下降，加速時(shí)間增長(zhǎng)等。伺服電動(dòng)機(jī)使用時(shí)，應(yīng)注意到勵(lì)磁繞組兩端電壓會(huì)高于電源電壓，而且隨轉(zhuǎn)速升高而增大，其值如果超過(guò)額定值太多，會(huì)使電機(jī)過(guò)熱。

2．頻率

目前控制電機(jī)常用的頻率分低頻和中頻兩大類(lèi)，低頻為50 HZ(或60HZ)，中頻為400HZ(或500HZ)。因?yàn)轭l率越高，渦流損耗越大，所以中頻電機(jī)的鐵心用較薄的(0.2mm以下)硅鋼片疊成，以減少渦流損耗；低頻電機(jī)則用0.35～0.5mm的硅鋼片。例如一臺(tái)500 Hz、110V的電機(jī)，如果用在400 Hz時(shí)，那末加到電機(jī)上的電壓就應(yīng)改成110×400／500＝88V。

3．堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，堵轉(zhuǎn)電流

定子兩相繞組加上額定電壓，轉(zhuǎn)速等于0時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩，稱(chēng)為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。這時(shí)流經(jīng)勵(lì)磁繞組和控制繞組的電流分別稱(chēng)堵轉(zhuǎn)勵(lì)磁電流和堵轉(zhuǎn)控制電流。堵轉(zhuǎn)電流通常是電流的大值，可作為設(shè)計(jì)電源和放大器的依據(jù)。

4．空載轉(zhuǎn)速

定干兩相繞組加上額定電壓，電機(jī)不帶任何負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速稱(chēng)為空載轉(zhuǎn)速n0。空載轉(zhuǎn)速與電機(jī)的極數(shù)有關(guān)。由于電機(jī)本身阻轉(zhuǎn)矩的影響，空載轉(zhuǎn)速略低于同步速。

5．額定輸出功率

當(dāng)電機(jī)處于對(duì)稱(chēng)狀態(tài)時(shí)，輸出功率P2隨轉(zhuǎn)速n變化的情況。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近空載轉(zhuǎn)速n0的一半時(shí)，輸出功率大。通常就把這點(diǎn)規(guī)定為交流伺服電動(dòng)機(jī)的額定狀態(tài)。對(duì)應(yīng)這個(gè)狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速稱(chēng)為額定轉(zhuǎn)矩Tn。和額定轉(zhuǎn)速nn。

南調(diào)機(jī)電設(shè)備——45kW伺服驅(qū)動(dòng)器優(yōu)選器件方案

概述

伺服驅(qū)動(dòng)器正在朝著模塊化、小型化的趨勢(shì)發(fā)展，這就要求其內(nèi)部的核心功率器件做到集成度更高、損耗更低、可靠性更好。本方案針對(duì) 45kW 大功率伺服驅(qū)動(dòng)器，功率器件采用帶可控硅的整流橋模塊、新一代 E3 IGBT 模塊以及高可靠性 iDriver 驅(qū)動(dòng)，高集成度的功率器件、模塊化的封裝以及隔離驅(qū)動(dòng) IC 可以幫助工程師設(shè)計(jì)出功率密度更高、可靠性更好的產(chǎn)品。

器件優(yōu)勢(shì)

· VINCOTECH IGBT模塊（E3系列），基于新型SLC和IMB封裝技術(shù)，具有更高的使用壽命。內(nèi)部采用低損耗M7晶圓，導(dǎo)通損耗相比IGBT4可降低20%，降低發(fā)熱量，減小體積，具有更高的能量密度。業(yè)界通用的EconoPACK 3封裝，可pin to pin替換市場(chǎng)上同類(lèi)產(chǎn)品，支持大批量供貨，解決缺貨煩惱。

· PI隔離驅(qū)動(dòng)IC（SID11x2K），是目前市場(chǎng)上門(mén)極電流驅(qū)動(dòng)芯片，驅(qū)動(dòng)電流大可達(dá)8A，無(wú)需外置推挽電路。內(nèi)部集成驅(qū)動(dòng)側(cè) 15V穩(wěn)壓器，外圍電路更加簡(jiǎn)單，節(jié)省Bom成本以及PCB布板空間。同時(shí)還具有業(yè)內(nèi)爬電距離（9.5mm），集成Vce退飽和壓降檢測(cè)、軟關(guān)斷功能，可靠性更高。

南調(diào)機(jī)電設(shè)備——30KW伺服驅(qū)動(dòng)器優(yōu)選器件方案

30KW 的伺服驅(qū)動(dòng)器主要用在注塑機(jī)行業(yè)，采用了全橋整流，三相逆變輸出的方案，輸出電流具有 3 倍的過(guò)載能力。相對(duì)于小功率的伺服，30KW 伺服在具備更大的帶載能力的同時(shí)要求其效率不能太低；電壓和電流信號(hào)的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)整機(jī)的閉環(huán)控制，采用 PWM 的調(diào)制技術(shù)，對(duì)電極的控制更。但是 30KW 伺服面臨，低成本，高可靠性方面的壓力， 本方案介紹一些非常適合在伺服系統(tǒng)中應(yīng)用的功率器件及工業(yè)以及網(wǎng)通信 SOC,可以提，

降低成本及可靠性。

· PI 的隔離驅(qū)動(dòng) SID1182K 具有輸出 8A 的驅(qū)動(dòng)能力，可以減小外置推挽管，內(nèi)部集成 15V 的 LDO，在電源設(shè)計(jì)時(shí)可以少一路負(fù)電源的設(shè)計(jì)，從而降低驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的成本；輸出具有軟關(guān)斷能力，減小 IGBT

關(guān)斷時(shí)的損耗，提高系統(tǒng)效率。

· Vincotech 的功率模塊 A0-VS122PA300M7-L757F70 兼容主流封裝，采用第七代晶圓，能夠降低 IGBT

的開(kāi)關(guān)損耗，提高系統(tǒng)效率。

· Silicon Labs集成多通道的數(shù)字隔離器SI86XX，極大縮小PCB面積，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)成本。通信速度高達(dá) 150Mbps,，低信號(hào)時(shí)間，保證了系統(tǒng)快速響應(yīng)及可靠性，CMTI高達(dá)100KV/us,提高系統(tǒng)抗干擾性，保證系統(tǒng)的可靠性。