伺服电机和伺服驱动器的使用介绍.pdf

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。二、松下MINASA5系列AC伺服电机•驱动器的接线和参数设置简介AC伺服电机和驱动器MINASA5系列对原来的A4系列进行了性能升级,设定和调整极其简单;所配套的电机,采用20位增量式编码器,且实现了低齿槽转矩化;提高了在低刚性机器上的稳定性,及可在高刚性机器上进行高速高精度运转,可应对各种机器的使用。1、驱动器和伺服电机型号的定义·驱动器图4·伺服电机图52、驱动器接口和控制接线图6⑴主电路接线:连接器XA包括主电源输入端子和控制电源输入端子,可独立;连接器XB的电机连接端子连接到伺服电机,固定接线,不可反接。(U相红色、V相白色、W相黑色);X6接口编码器反馈信号⑵X4端口:I/O控制信号端口。YL-335B接线如图7所示。图7X4端口是一个50针端口,各引出端子功能与运行模式有关。YL-335B采用位置模式,并根据设备工作要求,只使用部分端子。此外,伺服ON输入(29脚)、伺服警报输出负端(36脚,ALM-端)-端(0V)。从接线插头引出的信号只有:•脉冲信号输入端(OPC1、PULS2、OPC2、SING2)•正方向驱动禁止输入(9脚,POT),负方向驱动禁止输入((8脚,NOT)注意:采用S7-200系列PLC时,PLC脉冲输出端的连接与三菱FX系列PLC不同,图8(a)是FX1N脉冲输出端与驱动器的连接原理,图(b)则是西门子S7-226脉冲输出端与驱动器的连接原理。图83、参数设置⑴操作面板使用图9⑵参数设置A5的参数分为7类,即:分类0(基本设定);分类1(增益调整);分类2(振动抑制功能);分类3(速度、转矩控制、全闭环控制)…YL-335B实际上主要使用基本设定。(相关代码P)0当左或右限位动作,则会发生Err38行程限位禁止输入信号出错报警。设定为1时,POT、。1输入无效设置设置此参数值必须在控制电源断电重启之后才能修改、写入成功。实时自动增益调整有效时,实时推断惯量比,。设定值为0时,实时自动调整功能无效;为1实时自动增益时是标准模式,实时自动调整有效,。不进行可变载荷及摩擦补偿也不使用