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上海市華泰工業(yè)自動化有限公司
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產(chǎn)品型號SGMGV-13ADA61
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所 在 地杭州市
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更新時間:2022-08-03 13:42:16瀏覽次數(shù):288次
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微處理器的進步使數(shù)字控制成為現(xiàn)代控制器的發(fā)展方向。運動控制系統(tǒng)是快速系統(tǒng),特別是交流電動機高性能的控制需要存儲多種數(shù)據(jù)和快速實時處理大量信息。近幾年來,國外各大公司紛紛推出以DSP(數(shù)字信號處理器)為基礎(chǔ)的內(nèi)核,配以電機控制所需的外圍功能電路,集成在單一芯片內(nèi)的稱為DSP單片電機控制器,價格大大降低,體積縮小,結(jié)構(gòu)緊湊,使用便捷,可靠性提高。DSP和普通的單片機相比,處理數(shù)字運算能力增強10~15倍,可確保系統(tǒng)有更*的控制性能。數(shù)字控制使硬件簡化,柔性的控制算法使控制具有很大的靈活性,可實現(xiàn)復(fù)雜控制規(guī)律,使現(xiàn)代控制理論在運動控制系統(tǒng)中應(yīng)用成為現(xiàn)實,易于與上層系統(tǒng)連接進行數(shù)據(jù)傳輸,便于故障診斷、加強保護和監(jiān)視功能,使系統(tǒng)智能化(如有些變頻器具有自調(diào)整功能)。
伺服系統(tǒng)在機電設(shè)備中具有重要的地位,下面簡單談?wù)勂浒l(fā)展歷程:
(1) 直流伺服系統(tǒng)
伺服系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了由液壓到電氣的過程。電氣伺服系統(tǒng)根據(jù)所驅(qū)動的電機類型分為直流(DC)伺服系統(tǒng)和
交流(AC)伺服系統(tǒng)。50年代,無刷電機和直流電機實現(xiàn)了產(chǎn)品化,并在計算機外圍設(shè)備和機械設(shè)備上獲得了廣泛的應(yīng)用。70年代則是直流伺服電機的應(yīng)用的時代。
(2)交流伺服系統(tǒng)
從70年代后期到80年代初期,隨著微處理器技術(shù)、大功率高性能半導(dǎo)體功率器件技術(shù)和電機永磁材料制造工藝的發(fā)展及其性能價格比的日益提高,交流伺服技術(shù)—交流伺服電機和交流伺服控制系統(tǒng)逐漸成為主導(dǎo)產(chǎn)品。交流伺服驅(qū)動技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自動化的基礎(chǔ)技術(shù)之一,并將逐漸取代直流伺服系統(tǒng)。
交流伺服系統(tǒng)按其采用的驅(qū)動電動機的類型來分,主要有兩大類:永磁同步(SM型)電動機交流伺服系統(tǒng)和感應(yīng)式異步(IM型)電動機交流伺服系統(tǒng)。其中,永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)在技術(shù)上已趨于*成熟,具備了十分優(yōu)良的低速性能,并可實現(xiàn)弱磁高速控制,拓寬了系統(tǒng)的調(diào)速范圍,適應(yīng)了高性能伺服驅(qū)動的要求。并且隨著永磁材料性能的大幅度提高和價格的降低,其在工業(yè)生產(chǎn)自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用將越來越廣泛,目前已成為交流伺服系統(tǒng)的主流。感應(yīng)式異步電動機交流伺服系統(tǒng)由于感應(yīng)式異步電動機結(jié)構(gòu)堅固,制造容易,價格低廉,因而具有很好的發(fā)展前景,代表了將來伺服技術(shù)的方向。但由于該系統(tǒng)采用矢量變換控制,相對永磁同步電動機伺服系統(tǒng)來說控制比較復(fù)雜,而且電機低速運行時還存在著效率低,發(fā)熱嚴(yán)重等有待克服的技術(shù)問題,目前并未得到普遍應(yīng)用。
系統(tǒng)的執(zhí)行元件一般為普通三相鼠籠型異步電動機,功率變換器件通常采用智能功率模塊IPM。為進一步提高系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能,可采用位置和速度閉環(huán)控制。三相交流電流的跟隨控制能有效地提高逆變器的電流響應(yīng)速度,并且能限制暫態(tài)電流,從而有利于IPM的安全工作。速度環(huán)和位置環(huán)可使用單片機控制,以使控制策略獲得更高的控制性能。電流調(diào)節(jié)器若為比例形式,三個交流電流環(huán)都用足夠大的比例調(diào)節(jié)器進行控制,其比例系數(shù)應(yīng)該在保證系統(tǒng)不產(chǎn)生振蕩的前提下盡量選大些,使被控異步電動機三相交流電流的幅值、相位和頻率緊隨給定值快速變化,從而實現(xiàn)電壓型逆變器的快速電流控制。電流用比例調(diào)節(jié),具有結(jié)構(gòu)簡單、電流跟隨性能好以及限制電動機起制動電流快速可靠等諸多優(yōu)點。
(3)交直流伺服系統(tǒng)的比較
直流伺服驅(qū)動技術(shù)受電機本身缺陷的影響,其發(fā)展受到了限制。直流伺服電機存在機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護工作量大等缺點,在運行過程中轉(zhuǎn)子容易發(fā)熱,影響了與其連接的其他機械設(shè)備的精度,難以應(yīng)用到高速及大容量的場合,機械換向器則成為直流伺服驅(qū)動技術(shù)發(fā)展的瓶頸。
交流伺服電機克服了直流伺服電機存在的電刷、換向器等機械部件所帶來的各種缺點,特別是交流伺服電機的過負荷特性和低慣性更體現(xiàn)出交流伺服系統(tǒng)的*性。所以交流伺服系統(tǒng)在工廠自動化(FA)等各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
從伺服驅(qū)動產(chǎn)品當(dāng)前的應(yīng)用來看,直流伺服產(chǎn)品正逐漸減少,交流伺服產(chǎn)品則日漸增加,*逐步擴大。在實際應(yīng)用中,精度更高、速度更快、使用更方便的交流伺服產(chǎn)品已經(jīng)成為主流產(chǎn)品。
交流伺服電動機定子的構(gòu)造基本上與電容分相式單相異步電動機相似.其定子上裝有兩個位置互差90°的繞組,一個是勵磁繞組Rf,它始終接在交流電壓Uf上;另一個是控制繞組L,聯(lián)接控制信號電壓Uc。所以交流伺服電動機又稱兩個伺服電動機。
交流伺服電動機的轉(zhuǎn)子通常做成鼠籠式,但為了使伺服電動機具有較寬的調(diào)速范圍、線性的機械特性,無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象和快速響應(yīng)的性能,它與普通電動機相比,應(yīng)具有轉(zhuǎn)子電阻大和轉(zhuǎn)動慣量小這兩個特點。目前應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有兩種形式:一種是采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻率導(dǎo)條的鼠籠轉(zhuǎn)子,為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量,轉(zhuǎn)子做得細長;另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉(zhuǎn)子,杯壁很薄,僅0.2-0.3mm,為了減小磁路的磁阻,要在空心杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)放置固定的內(nèi)定子.空心杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量很小,反應(yīng)迅速,而且運轉(zhuǎn)平穩(wěn),因此被廣泛采用。
交流伺服電動機在沒有控制電壓時,定子內(nèi)只有勵磁繞組產(chǎn)生的脈動磁場,轉(zhuǎn)子靜止不動。當(dāng)有控制電壓時,定子內(nèi)便產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場,轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn),在負載恒定的情況下,電動機的轉(zhuǎn)速隨控制電壓的大小而變化,當(dāng)控制電壓的相位相反時,伺服電動機將反轉(zhuǎn)。
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