9-0 交流伺服驱动器原理及调试.ppt
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1、9-0 交流伺服驱动器原理及调试交流伺服驱动器原理及调试12021/2/2422021/2/24伺服驱动器的内部构造32021/2/24华中数控42021/2/24伺服进给系统的要求伺服进给系统的要求1.调速范围宽2.定位精度高二、伺服驱动器开展趋势华中数控52021/2/243.有足够的传动刚性和高的速度稳定性4.快速响应,无超调为了保证消费率和加工质量,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。华中数控62021/2/245.低速大转矩,过载才能强一
2、般来说,伺服驱动器具有数分钟甚至半小时内1.5倍以上的过载才能,在短时间内可以过载46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、振动等环境适应才能和很强的抗干扰的才能。华中数控72021/2/241、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才能,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46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
3、频繁启、制动和反转。华中数控对电机的要求对电机的要求82021/2/24华中数控三、伺服驱动器的原理:键盘、显示RS232I/oDSP逻辑门阵列模拟输入电源、制动IGBT逆变器交流伺服电机故障检测、保护位置传感器92021/2/24HSV-20D系统构造 1 控制电路构造控制电路构造 DSP:ADMC401BST 逻辑:逻辑:FPGA:A42MX09 辅助控制:辅助控制:MCU:AT89S82522 功率电路构造功率电路构造 整流:三相整流桥整流:三相整流桥 逆变:智能功率模块逆变:智能功率模块 电源:开关电源。电源:开关电源。102021/2/24控制电路构造控制电路构造 DSP是整个系统的
4、核心,主要完成实时性要求较高的任务,如矢量是整个系统的核心,主要完成实时性要求较高的任务,如矢量控制、电流环、速度环、位置环控制以及控制、电流环、速度环、位置环控制以及PWM信号发生、各种故障保信号发生、各种故障保护处理等。护处理等。MCU完成实时性要求比较低的管理任务,如参数设定、按键处理、状态完成实时性要求比较低的管理任务,如参数设定、按键处理、状态显示、串行通讯等。显示、串行通讯等。FPGA实现实现DSP与与 MCU之间的数据交换、外部之间的数据交换、外部I/O信号处理、内部信号处理、内部I/O信信号处理、位置脉冲指令处理、第二编码器计数等。号处理、位置脉冲指令处理、第二编码器计数等。1
5、12021/2/24功率电路构造功率电路构造功率电路采用模块式设计,三相全桥整流部分和交-直-交电压源型逆变器通过公共直流母线连接。三相全桥整流部分由电源模块来实现,为防止上电时出现过大的瞬时电流以及电机制动时产生很高的泵升电压,设有软启动电路和能耗泄放电路。逆变器采用智能功率模块来实现。122021/2/24HSV-20DHSV-20D交流伺服系统构造图交流伺服系统构造图132021/2/24HSV-20PHSV-20P电源模块构造图电源模块构造图 142021/2/242 2、HSV-20SHSV-20S交流主轴驱动器原理交流主轴驱动器原理 HSV-20SHSV-20S交流主轴驱动器以高性
6、能数交流主轴驱动器以高性能数字信号处理器字信号处理器DSP ADMC401 DSP ADMC401 为控制核心为控制核心,以智能功率模块以智能功率模块IPMIPM为逆变器开关元件,为逆变器开关元件,控制算法采用基于转子磁场定向的转差控制算法采用基于转子磁场定向的转差频率矢量控制,实现了电流控制、速度频率矢量控制,实现了电流控制、速度控制和位置控制。控制和位置控制。152021/2/24规格及特点:规格及特点:.25A、50A、75A、100A四个型号四个型号.输出功率输出功率3.7W15Kw.适配交流感应电机适配交流感应电机.脉冲编码器反响脉冲编码器反响.位置、速度、转矩三种控制方式位置、速度
7、、转矩三种控制方式.主轴定向功能主轴定向功能.共电源模块设计,三相共电源模块设计,三相380V交流直接交流直接供电供电162021/2/24HSV-20SHSV-20S系统构造系统构造1 控制核心控制核心 DSP:ADMC401BST 逻辑:逻辑:FPGA:A42MX09 辅助控制:辅助控制:MCU:AT89S82522 功率电路功率电路 整流:三相整流桥整流:三相整流桥 逆变:智能功率模块逆变:智能功率模块 电源:开关电源。电源:开关电源。172021/2/24华中数控驱动保护电路开关电源FPGA显示、按键26LS32EPROMM26LS31光耦光耦光耦285DSP(ADSP2181)X25
8、163电平变换16C550AD7888IPMPMSM三相220V单相220V编码器输出信号输出输入脉冲接口RS232串行接口模拟接口编码器输入接口6PG+光耦182021/2/24华中数控192021/2/24四、伺服驱动器的接线:1.主回路接线:1.R、S、T电源线的连接;2伺服驱动器U、V、W与伺服电动机电源线U、V、W之间的接线;2.控制电源类接线:1.r、t控制电源接线;2I/O口控制电源接线;3.I/O接口与反响检测类接线:华中数控华中数控202021/2/24伺服系统主回路的接线图华中数控212021/2/24SANYO DENKISANYO DENKIAC SERVO DRIVE
9、AC SERVO DRIVECN1 Z/ZB/BA/A0V+5VFG78563417,199,12CN2SRV-ONA-RSTCONT-COMOA+OA-OB+OB-OZ+OZ-GNDOUT-PWRS-RDYA-RDYF-PCR-PC264728483456781249414337155024V24VX20X17三洋伺服电机RVV 5X0.5RVVP 6*2*0.14Z/ZB/BA/A0V+5VFG(红)(白白)(黑)(绿/黄)PEAC SERVO MOTORMS3PGUZVZWZUZVZWZ+KA10RSTrtRVV4X1.5RSTUVW9220A220BCNARVV2X0.5PE32154
10、8768A+A-B+B-Z+Z-GNDCP0+CP0-DIR0+DIR0-12330CNC0V+5V16,18,2010,11黄棕绿 蓝红紫黑白Y16100/F-PC/R-PCV-REFSG2120OUTAGND510欧R2伺服驱动的强电回路及反响回路接线图华中数控222021/2/24HSV-20D(S)HSV-20D(S)接线接线1 1、电源模块标准接线、电源模块标准接线 2 2、位置控制方式标准接线、位置控制方式标准接线 3 3、速度控制方式标准接线、速度控制方式标准接线232021/2/241 1、电源模块标准接线、电源模块标准接线242021/2/24本卷须知本卷须知1 1电源模块出
11、厂时,缺省使用内部制动电阻,电源模块出厂时,缺省使用内部制动电阻,在在XT1XT1端子处用短路条已将端子处用短路条已将BK1BK1脚与脚与BK2BK2脚短接。脚短接。2 2假如使用外接制动电阻需将短路条拆掉,使假如使用外接制动电阻需将短路条拆掉,使 BK1 BK1脚与脚与BK2BK2脚断开脚断开,由由BK2BK2脚与脚与PBPB脚端接外接制脚端接外接制 动电阻。动电阻。警告:警告:PBPB脚不能与脚不能与BK2BK2脚短接,否那么会损坏电源脚短接,否那么会损坏电源模块。模块。252021/2/242 2、位置控制方式标准接线、位置控制方式标准接线262021/2/243 3、速度控制方式标准接
12、线、速度控制方式标准接线272021/2/24本卷须知本卷须知1 1直流母线强电直流母线强电P1P1,N1N1由电源模块提供由电源模块提供,千万不能接反。千万不能接反。2 2在有多个驱动模块级联使用时,直流母线在有多个驱动模块级联使用时,直流母线P2P2,N2N2联接联接 另一台驱动模块。另一台驱动模块。3 3连接图中的主轴电机是以登奇电机为例。连接图中的主轴电机是以登奇电机为例。注注:图中的图中的“壳指的是接线插头的金属外壳壳指的是接线插头的金属外壳,电缆屏蔽线电缆屏蔽线必须与外壳相连。制作时,先解开网状屏蔽,使其互不必须与外壳相连。制作时,先解开网状屏蔽,使其互不相绕,再取其部分缠成线,其
13、余部分剪除,然后将缠成相绕,再取其部分缠成线,其余部分剪除,然后将缠成线的屏蔽套上套管,露出线头焊接至插头的金属外壳。线的屏蔽套上套管,露出线头焊接至插头的金属外壳。焊锡不要过多,应保证插头护罩可以盖上。焊锡不要过多,应保证插头护罩可以盖上。282021/2/24伺服驱动的I/O接口接线图COM+INHCLSRV-ONGAINDIVZEROSPDC-MODEA-CLRCCWLCWLS-RDY+S-RDY-ALM+ALM-COIN-COIN+BRKOFF+BRKOFF-TLCZSPCOM-FGPULS1PULS2SIGN1SIGN2GNDOA+OA-OB+OB-GNDCZSPR/TRQRGNDC
14、CWTL/TRQRGNDOZ+OZ-CWTLSPMIMCNI/F4.7K分频器20K10K10K10K10K指令脉冲输入禁止计数清零伺服-ONP运行/第2增益选择指令脉冲分配选择控制方式选择报警清除CCW驱动禁止CW驱动禁止伺服准备好伺服报警位置到位机械制动释放转矩限制中零速检出PR0A选择PR09选择1K1KVDC1224V指令脉冲输入A相脉冲输入B相脉冲输入C相脉冲输入Z相脉冲开集电极输出CCW转矩限制输入(0-+10伏)CW转矩限制输入(-10-0伏)速度监视输出转矩监视输出733302927282632319835343736393811104012411243561321224849
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