电烙铁不用松香可以吗永劲全自动封边机

作者: 新闻动态  发布:2020-01-25

  交流伺服电机的驱动_机械/仪表_工程科技_专业资料。1、什么是伺服驱动器 2、伺服驱动器的电气控制原理 3、伺服驱动器的运行控制原理 4、伺服驱动器的接线、伺服电机驱动器的重要参数 6、闭环、交流伺服三类电机驱动方案对比 7、步进六、交流伺服电机驱动技术

  交流伺服电机的驱动 1 主要内容 一、什么是伺服驱动器 二 伺服驱动器的电气控制原理 三、伺服驱动器的运行控制原理 四、伺服驱动器的接线 五、伺服电机驱动器的重要参数 六、闭环、交流伺服三类电机驱动方案对比 七、步进六、交流伺服电机驱动技术 2 一、什么是伺服驱动器? 伺服驱动器(servo drives)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电机进行控制, 实现高精度的传动系统定位,目前是传动技术的高端产品 3 1、1 伺服驱动器的重要性 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。 全数字交流伺服驱动器SN2000 伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分,被广泛应用于工业机器人 及数控加工中心、自动化设备中注塑机领域、纺织机械、包装机械、数控 机床领域等。尤其是应用于控制交流永磁同步电机的伺服驱动器已经成为 国内外研究热点。 当前交流伺服驱动器设计中普遍采用基于矢量控制的电流、速度、位置3 闭环控制算法。该算法中速度闭环设计合理与否,对于整个伺服控制系统, 特别是速度控制性能的发挥起到关键作用 4 5 二 伺服驱动器的电气控制原理 1.外部控制电路结构 2.内部电路结构 控制电路结构 功率电路结构 非熔断丝 交流电源 1 断路器 注2 L1 L2 L3 注3 器变 压 灭弧器 接 触 器 器 电 抗 器 注6 注7 注5 PE 注1 低通滤波器 进给 驱动 装置 DC24V 开关电源 交流电源 2 接地排 注4 进给驱动装置电源供电示意图 交流伺服系统结构图 HSV-20P 电源模块 R 三相 380V S 电源 T 三 相 整 流 器 软 动 泵 控 电 直流公共母线 P 起 及 生 N 制 路 逆变器 霍尔元件 SPINDLE (SERVO) MOTOR IPM 逆变器 ia ib PG 220V 控制 电源 开关电源 开关电源 MPU AT89S8252 故障检 测电路 FPGA A42MX09 门极驱动电路 DSP ADMC401 RS232 串行口 键盘及 显示 I/O 控制 第二编码器 输入接口 脉冲输 入接口 模拟量 接口 编码器 输出接口 HSV-20P电源模块结构图 XT1 R S T PE T1 三相整流桥 RST POWOK DCRDY 24V 24V-GND PWROK1 输入输出 其它监测信号 微 控 制 器 状 态 显 示 光电隔离 母线电压监测 直流电抗器 晶闸管 保险 软启动电阻 内部制动电阻 止 制动控制 N PB BK2 BK1 P XT1 PWROK2 XT2 220A A 220B B 控制 电源 控制电路结构 功率电路结构 三、伺服驱动器的运行控制原理 位置环 电流环 速度环 1、永劲全自动封边机2伺服驱动器的工作原理 控制核心: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,实现系统位置控制、速度控制、转矩和电流控制器.所采用的数字信 。 号处理器( DSP)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、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。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。 13 华中数控 四、伺服驱动器的接线. 主回路接线)驱动器R、S、T电源线)驱动器与电动机电源线. 控制电源类接线)r 、t控制电源接线)I/O接口控制电源接线. 信号指令线)反馈检测类接线 松下伺服驱动器I/F速度控制接线图 松下伺服驱动器I/F位置控制接线 五、伺服电机驱动器的重要参数 首先要明确你的伺服电机是什么型号的,在根据执行机构负载,减 速比确定电机的转速,扭矩,如果是位置控制的话,则需要调节增益 参数(手动和自动)电机每转一圈的脉冲数(根据需要也可以设置电 子齿轮比)刚性(这个一般取默认增益值即可)旋转方向设定,这个 要根据具体情况了,看你的接线是单端的 还是差分的。其他参数还有 很多,有的默认即可。要根据控制对象的具体情况做出适当设置和调 整 20 21 手动增益调节 调整速度比例增益KVP(千伏峰值)。当伺服系统安装完后,必须调整参数, 使系统稳定旋转。首先调整速度比例增益KVP值.调整之前必须把积分增益KVI 及微分增益KVD调整至零,然后将KVP值渐渐加大;同时观察伺服电机停止时 足否产生振荡,并且以手动方式调整KVP参数,观察旋转速度是否明显忽快忽 慢.KVP值加大到产生以上现象时,必须将KVP值往回调小,使振荡消除、旋 转速度稳定。此时的KVP值即初步确定的参数值。如有必要,经KⅥ和KVD调整 后,可再作反复修正以达到理想值。 调整积分增益KⅥ值。将积分增益KVI值渐渐加大,使积分效应渐渐产生。由 前述对积分控制的介绍可看出,KVP值配合积分效应增加到临界值后将产生振 荡而不稳定,如同KVP值一样,将KVI值往回调小,使振荡消除、旋转速度稳定。 此时的KVI值即初步确定的参数值。 调整微分增益KVD值。微分增益主要目的是使速度旋转平稳,降低超调量。 因此,将KVD值渐渐加大可改善速度稳定性。 调整位置比例增益KPP值。如果KPP值调整过大,伺服电机定位时将发生电 机定位超调量过大,造成不稳定现象。此时,必须调小KPP值,降低超调量及 避开不稳定区;但也不能调整太小,使定位效率降低。因此,调整时应小心配 合 22 参数简介 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%。 23 速度比例增益(KVP) 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。 24 最大输出转矩设置 1、设置伺服电机的内部转矩限制值; 2、设置值是额定转矩的百分比; 3、任何时候,这个限制都有效定位完成范围; 4、设定位置控制方式下定位完成脉冲范围; 5、本参数提供了位置控制方式下驱动器判断是否完成定位的依据,当位置偏 差计数器内的剩余脉冲数小于或等于本参数设定值时,驱动器认为定位已完成, 到位开关信号为 ON,否则为OFF; 6、在位置控制方式时,输出位置定位完成信号,加减速时间常数; 7、设置值是表示电机从0~2000r/min的加速时间或从2000~0r/min的减速时间; 8、加减速特性是线、在非位置控制方式下,如果电机速度超过本设定值,则速度到达开关信号 为ON,否则为OFF; 11、在位置控制方式下,不用此参数;与旋转方向无关 25 六、交流伺服电机驱动技术 6、1背景介绍 伺服驱动可以根据给定的信号改变运动的参数,也就是说其速度可以实时控制调 节。长期以来,交流伺服电机仅仅作为执行元件,应用于伺服控制系统,功率不超过 1千瓦。 作为动力传动装置的伺服控制系统长期以来主要靠直流伺服电机。但是直流电机 存在着机械换向器和炭刷这一致命弱点,影响其功率的增加和工作可靠性,妨碍了这 一技术在机械设备中的应用。在重载场合,长期只能依赖液压技术。近二十多年来, 由于电力电子技术发展、计算机控制技术以及现代控制理论的应用,交流伺服驱动技 术飞速发展,在工作性能、可靠性等方面都能与直流伺服相媲美,价格上更有竞争性, 正在取代传统的直流伺服系统。尤其是矢量控制技术的发明和应用,使交流伺服驱动 技术向前大大迈进了一步。它将定子电流励磁分量和转矩分量解耦,将交流电动机的 控制过程等效于直流电动机的控制,电动机的动态性能得到显著改善。 26 6、2驱动方式简介 按所用电机的不同,交流伺服驱动可分为异步伺服电机驱动及同步伺服电机驱 动。 其中交流异步伺服系统多采用基于变频调速的调速控制系统,无论转速高或 低,转差功率的消耗基本不变,具有较高的效率,被认为是21世纪的主流技术和主 流产品,可以构成高性能的交流调速系统,取代直流调速。交流异步伺服电机价格 比较便宜,但控制系统复杂. 交流同步伺服电机驱动亦是采用变频调速。应该强调指出的是,稀土永磁同 步电机在上世纪末得到迅速发展。1983年日本和美国分别发明了稀土制作的强永磁 合金,经过三代发展,现已成为性能最好的永磁材料,其磁能积高出铁氧体一个数 量极以上。用这种强磁合金制造的电机具有良好的控制性能、简单的结构、高功率 密度和高效率,在数控机床、机器人等高性能的伺服领域中获得广泛的应用 27 6、3交流伺服电机驱动的传动方式 作为伺服电机,仅能提供一种可控的旋转运动,成形装备所需要的常常是直 线运动,这中间必须有转换机构。目前所采用的有:螺旋机构、曲柄连杆机构、 肘杆机构等。 1)螺旋机构 螺旋副可以方便地将电机的转动转换为直线运动,并具有一定的增力作用。 且行程不固定,调节方便,配以伺服控制,可以达到很高的位置精度。图1 为日本小松公司双点螺旋精密压力机的 传动系统。两台伺服电机通过同步皮带减速, 驱动滚珠丝杆使滑块上下运动。滑块上的位 移传感器提供反馈信号,组成闭环控制系统。 由于螺旋副传动比(导程)一定,电机必须有 较大的调速比,方中达到空行程快速和工作 图1小松双点伺服螺旋式压力机 28 行程慢速的要求。在实际由于螺旋副传动比(导程)一定,电机必须有较大的调速比,方 可达到空行程快速应用中有时还必须采用双电机驱动。出于对运动精度和传动效率的考虑, 目前在数控重载机械驱动技术中广泛采用滚珠丝杆。而滚珠丝杆承载能力有限,价格昂贵, 妨碍了这一技术在成形装备中的进一步推广 2)曲柄连杆机构 伺服电机通过齿轮减速带动曲轴旋转,再通过连杆带动滑块上下运动。恒速驱动 的曲柄连杆机构的运动曲线为正弦曲线,滑块在靠近下死点时,速度自动降低,增力比 加大,因而可降低对电机的调速比要求。在伺服驱动条件下,滑块的运动曲线可以在正 弦的基础上任意修正实现最佳工艺条件 3)肘杆机构 与曲柄连杆机构相比,肘杆机构具有优 良的特性曲线、更大的增力比,更适合于压 力机工作。但结构稍复杂,行程相对较小。 图3为日本小松公司H2F双点伺服压力机传动 原理 图2 AIDA公司伺服曲柄压力机传动简图29 两台伺服电机通过皮带减速,带动滚珠丝杆运动,再通过肘杆机构带动滑块 上下运动。在该系统中,不仅有位移传感器,而且安有压力传感器,以反馈压 力信号。实际上,该设备采用了皮带一螺旋一肘杆的复合传动形式。 4)折中方案 由于交流伺服电机驱动系统成本较高,为减少成本,有人提出了一些新 的传动方案,使设备既能获得一定程度的柔性,但又不至于增加太多的成本。 这些方案实际是伺服驱动与传统驱动间的折中。 图4 4混合输入压力机传动原理 混合输入压力机传动原理 图3小松公司H2F双点伺服压力机传动原理 30 (1)多连杆混合输入 提出采用常规的交流异步电机和伺服电机混合驱动一个二自由度多杆机构, 实现所需要的滑块输出运动,其原理见图4。杆1由常规交流异步电机驱动,提 供压力机的主要动力,杆4由伺服电机驱动,通过改变D点位置速度加速度调节 滑块F的输出运动 这种混合驱动的优点是所需要的伺服电机容量、输出力矩均较小,价格低,故电 机驱动系统成本增加不多,而特性曲线得以调节。缺点是滑块输出运动调节的范 围有限,所获得的“柔性”较小。同时由于采用了多杆机构,增加了结构的复杂 性,机械传动部分的成本也会增加。 (2)取消飞轮 伺服驱动小飞轮压力机 在交流伺服驱动的机械压力机中,为获得运动的可控性, 取消了飞轮,使传动部分的惯量减到最小,工作负荷全部靠电机瞬时转矩克服。电烙铁不用松香可以吗 滑块的特性曲线可以任意改变,以实现工艺的优化。但电机容量大,价格高。若 在传动系统中保留具适当惯量的小飞轮,可使伺服电动机的容量大大减少,从而 使成本降低。当然,这种传动方式同样使设备的可控性降低。 31 6、4交流伺服驱动的能耗问题 交流伺服驱动节能主要体现在以下几个方面: (1)交流伺服电动机采用变频调速,效率高,损耗小。 (2)调速时,靠改变电机转速,减速时采用电磁制动,制动能量可储存再利用。与 机械制动和液压传动的节流调速相比,可大大节省能量。 (3)交流伺服驱动时,去除了飞轮,仅在需要工作时电机才旋转,这一部分能量得 以节省。 (4)伺服电机驱动,取消了离合器,这一部分能量得以节省。 (5)采用带式制动器。制动器每个周期均工作,消耗不少能量,伺服电机驱动时, 离合器仅在停车时才起作用,制动耗能得以节省。当然,节能效果尚决定于变流以及 储能和再利用的效率。总体而言,采用交流伺服电机驱动应当是节能的。例如,采用 这一技术的全电动注塑机较传统液压式注塑机节能25%~60%,而日本村田公司交流 伺服电机驱动的数控回转头压力机比液压式也节能30%~40%;日本ENOMOTO公司开 发的基于这一技术的螺旋压力机节能达50%。 32 电子储能与电流冲击 如上所述,在伺服驱动情况下,由于没有飞轮储能,直接依靠电机瞬时扭 矩来克服工作负荷,因而会产生很大的电流冲击,若不采取相应措施,将会 对电网造成极大危害。此时,伺服电机驱动电路应有储能装置,能起到“电 子飞轮”的作用。空行程时,它可储存电能,而工作行程中,主要由它为电 机提供瞬时大电流。减速时,永劲全自动封边机采用电磁制动,电机作发电运行,制动的能量 由“电子飞轮”回收储存。 33 6.5.交流伺服电机的矢量控制技术 1.坐标变换 电机定子三相对称绕组以两两之间相差120。的角度分布(定义为U、V、w)。该 坐标系的轴数多,且各轴不垂直,因而在该坐标系下的电机数学模型比较复杂,为了 进行简化,将三相坐标系UVW转换为两相静止直角坐标系α β ,其中α 轴与U轴重合。 从UVW坐标系到α B坐标系的转换方法称为3S-2S变换或Clarke变换,转换公式为 注:关于参数2/3;,国内文献中通常使用的是sqr(2/3)而国外则通常都是使用2/3;,表 示等幅值变换,目的是计算方便。永劲全自动封边机无论使用哪个参数,只要前后一致即可 34 UVW坐标系与α β 坐标系均为静止的,各轴分量为时变的交流量,因此形成旋转的磁场。 在这两个坐标系中,励磁分量与转矩分量并没有实现解耦,而在矢量控制中,需要分别对这 两个分量进行控制。为此需要进一步进行坐标变换。dq坐标是一个随着转子旋转的坐标系,d 轴为转子的磁场方向,q轴的方向为沿着d轴逆时针旋转90的方向。在dq坐标系下,励磁分量 的大小完全是由d轴的向量大小来表示。由于坐标系本身就是旋转的,因此在dq坐标系中的直 流分量随着坐标系的旋转所形成的旋转磁场,等同于静止坐标系中交流量形成的旋转磁场。 由α B坐标系向dq坐标系的转换方法称为Park变换,反之,由dq坐标系向α B坐标系的转换方 法称为Park逆变换(Park-1 )变换公式为: 式中θ 为电角度,是d轴与U轴的夹角,如图2.1所示。运算过程中,由编码器得到转子 的位置,经过处理后得到机械角度。电角度是机械角度的P倍,P为电机极对数。 35 2.矢量控制 直流电机中,转矩大小与电枢电流成正比,电烙铁不用松香可以吗而与励磁电流则没有关系。矢量控制 的基本思想是通过一系列的坐标变换的方法,把交流电机等效成为他励直流电机进行控 制,其最终目的还是落实到对定子电流的控制上。矢量控制又可具体细分为以下几种方 式Id=O控制、力矩电流比最大控制、COSθ =1控制、恒磁链控制等。Id=O控制使得转矩 只受Iq的影响,对于要求一定转矩的应用中,采用此方法的矢量控制定子电流的消耗最 小,从而显著可以减小铜损,提升效率。 由于伺服电机的转子磁场是由永磁体形成的, 如果忽略温度和磁路饱和等影响,可以认为转子磁链为定值。如果控制过程中无需弱磁, 则也就无需励磁电流的控制,即d轴分量完全可以设为0值,只需要对转矩进行控制即可, 更加简化了控制系统。因此本文中采用Id--0控制。在dq坐标系下,d轴分量等效于他励 直流电机中的励磁电流,q轴分量则等效于他励直流电机中的电枢电流。解耦后的交流 电机转矩Te=K·Iq(K为转矩常数)。通过对q轴分量的控制,即可完成对电机转矩的控制。 36 七、步进、闭环、交流伺服三类电机驱动方案对比 7.1步进、闭环、交流伺服产品对比 表一:步进、闭环、伺服产品性能对比表 37 图一:闭环步进和伺服位置跟踪误差示意图 表二:步进、闭环步进、伺服选型实例一览表 38 7.2三种电机驱动方案对比总结 1)步进电机适合低速短距离、小角度、快速起停、低机械连接刚性的场合及振动、噪音、 发热和精度要求较低的场合。雷赛步进调试简单,经济实惠。做快速插补运动因为无定位时 间和位置误差较小比闭环和伺服存在优势。选型时要注意选型电机转矩是理论计算扭矩的 1.4-2倍,同时负载惯量小于5倍转子惯量。 2)闭环步进适用于普通步进达不到的中速场合,中长行程点位运动,对噪音和振动发热 和定位时间有一定的要求,精度较高,带报警输出,防止损坏机械设备浪费贵重原材料,雷 赛闭环步进基本无需调试、价格适中。选型计算时转矩不用预留安全系数,负载惯量小于5 倍转子惯量。做快速插补运动要求较强的机械连接刚性(丝杆或齿轮齿条结构)和较小负载 惯量比(负载惯量小于3倍转子惯量)。 3)伺服适用于高速、中长行程、高精度、低噪音、低振动、低发热场合,雷赛伺服驱动 器带多个自定义IO口和分频输出,功能齐全,拓展性强。但调试相对复杂,价格较高。选型 计算时转矩不用预留安全系数,负载惯量小于30倍转子惯量。做快速插补运动要求较强的机 械连接刚性(丝杆或齿轮齿条结构)和较小负载惯量比(负载惯量小于3倍转子惯量)。 39 thank you for listenling! 40

本文由盐山县领克机床附件经销处发布于新闻动态,转载请注明出处:电烙铁不用松香可以吗永劲全自动封边机

关键词: 交流伺服电机