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, 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,IP M 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。伺服驱动器的规格与选择伺服驱动系统的应用非常广泛, 举凡需要做速度控制、位置控制、轨迹控制、追踪控制与同步运转控制等场合, 都是它主要的应用范围。在不同的运用场合虽然要求的特性规格与操作界面会有所不同, 但其应用方法与控制原理可说是大同小异。本文将说明直流伺服驱动系统的组成, 伺服系统要求规格, 驱动器的规格、型式、特性与工作原理, 最后再介绍一些应用实例。一个伺服电机驱动系统的基本结构如图 1 所示, 通常包含三个主要部份: 伺服电动机、速度回路驱动器与位置回路控制器。伺服电机可根据应用的需要而决定是否加装转速计(tachometer) 、光编码器(photo encoder) 或剎车(braker) 。一般商品化的伺服驱动器即是指速度回路驱动器, 其中包含了功率放大器与速度回路控制器, 并包含适当的应用界面电路, 因而能够根据应用场合做适当的组合。位置控制器一般包含位置控制器与计算机或数字界面,亦包含一些较高层次的位置命令与参数调整等界面设定,通常为一可单独销售的产品。附录 A 为日本山洋(SANYO) 公司出品的 PDT 系列直流伺服驱动器的规格书, 其主要规格如表1 所列。以 PDT-093-10 为例,其配合直流伺服电机为 SM60-201 ,转子惯量为 × 10-3Kg . cm sec2 。主回路(main circuit) 是指其功率级所采用的功率转换方式, 为晶体管脉宽调变(PWM) 型,可逆是指可工作于正反转,因此可工作于四象限工作区。减定规格(wave factor) 或称之为 derating factor 为波形率(form factor) 的倒数。直流伺服驱动器的 wave factor 系指其输出电流的平均值与 rms 的比值,其越接近 1 越好,这表示其涟波电流越小,所造成的 rms 扭矩损也就越小,因此系统的效率也就越高。大多数的直流伺服驱动器均为模拟电压的转速输入命令,输入命令电压通常介于± 10V ,输入阻抗通常为 10K Ω。一般工业级伺服驱动器的瞬时最大输出电流约为其额定输出电流的 2~3 倍,瞬时最大输出电流直接关系到驱动系统的加速能力、伺服刚性与频宽,因此是重要的性能指针。 838 电子在选定伺服驱动器时,其速度控制范围与速度调
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