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南調(diào)機(jī)電設(shè)備——變頻器與伺服驅(qū)動(dòng)器的工作原理

     基本的伺服系統(tǒng)包括伺服執(zhí)行元件（電機(jī)、液壓缸）、反饋元件和伺服驅(qū)動(dòng)器。若想讓伺服系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)順利還需要一個(gè)上位機(jī)構(gòu)，PLC、以及專門的運(yùn)動(dòng)控制卡，工控機(jī) PCI卡，以便給伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)送指令。

兩者的工作原理

        變頻器的調(diào)速原理主要受制于異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n、異步電動(dòng)機(jī)的頻率f、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率s、電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)p這四個(gè)因素。轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在0-50Hz的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。

       變頻調(diào)速就是通過改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的。主要采用交—直—交方式，先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個(gè)部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無功功率。

      伺服系統(tǒng)的工作原理簡單的說就是在開環(huán)控制的交直流電機(jī)的基礎(chǔ)上將速度和位置信號(hào)通過旋轉(zhuǎn)編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器等反饋給驅(qū)動(dòng)器做閉環(huán)負(fù)反饋的PID調(diào)節(jié)控制。再加上驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的電流閉環(huán)，通過這3個(gè)閉環(huán)調(diào)節(jié)，使電機(jī)的輸出對(duì)設(shè)定值追隨的準(zhǔn)確性和時(shí)間響應(yīng)特性都提高很多。伺服系統(tǒng)是個(gè)動(dòng)態(tài)的隨動(dòng)系統(tǒng)，達(dá)到的穩(wěn)態(tài)平衡也是動(dòng)態(tài)的平衡。

南調(diào)機(jī)電設(shè)備——伺服的三個(gè)環(huán)控制

        伺服電機(jī)一般為三個(gè)環(huán)控制，所謂三環(huán)就是3個(gè)閉環(huán)負(fù)反饋PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)。內(nèi)的PID環(huán)就是電流環(huán)，此環(huán)完全在伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部進(jìn)行，通過霍爾裝置檢測驅(qū)動(dòng)器給電機(jī)的各相的輸出電流，負(fù)反饋給電流的設(shè)定進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，從而達(dá)到輸出電流盡量接近等于設(shè)定電流，電流環(huán)就是控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的，所以在轉(zhuǎn)矩模式下驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)算，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。

　　第2環(huán)是速度環(huán)，通過檢測的電機(jī)編碼器的信號(hào)來進(jìn)行負(fù)反饋PID調(diào)節(jié)，它的環(huán)內(nèi)PID輸出直接就是電流環(huán)的設(shè)定，所以速度環(huán)控制時(shí)就包含了速度環(huán)和電流環(huán)，換句話說任何模式都必須使用電流環(huán)，電流環(huán)是控制的根本，在速度和位置控制的同時(shí)系統(tǒng)實(shí)際也在進(jìn)行電流（轉(zhuǎn)矩）的控制以達(dá)到對(duì)速度和位置的相應(yīng)控制。

　　第3環(huán)是位置環(huán)，它是外環(huán)，可以在驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)編碼器間構(gòu)建也可以在外部控制器和電機(jī)編碼器或終負(fù)載間構(gòu)建，要根據(jù)實(shí)際情況來定。由于位置控制環(huán)內(nèi)部輸出就是速度環(huán)的設(shè)定，位置控制模式下系統(tǒng)進(jìn)行了所有3個(gè)環(huán)的運(yùn)算，此時(shí)的系統(tǒng)運(yùn)算量，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度也慢。

伺服驅(qū)動(dòng)器DKCXX3-040-7 伺服驅(qū)動(dòng)器故障維修

力士樂伺服驅(qū)動(dòng)器維修范圍：

伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電源、伺服控制器、 PLC 板、變頻器、直流調(diào)速控制器、開關(guān)電源、LCD顯示屏、工控電路板、印刷電路板、數(shù)控系統(tǒng)（CNC）中各類控制板、操作面板、操作屏等進(jìn)口工業(yè)控制產(chǎn)品，其中以AB，路斯特、力士樂，兄弟機(jī)都有測試平臺(tái)，兼有 ABB、科爾摩根、GE、SEW、NUM、INDRAMAT、Lenze、Foxpro、丹佛斯、西屋、歐姆龍、富士、三菱、安川、三墾、日立等 品牌。

維護(hù)規(guī)則：嚴(yán)格按出廠操作維護(hù)手則去執(zhí)行。用戶完成日常維護(hù)。維修分為小、中、大修。使用配件：保養(yǎng)耗材和維修配件。A、潤滑體系：查看油質(zhì)、油位、漏油否、機(jī)油濾清器。B、進(jìn)風(fēng)體系：查看空氣過濾器、管位及連接器。

REXROTH力士樂伺服驅(qū)動(dòng)器維修報(bào)警常見故障：整流模塊損壞、逆變模塊損壞、上電無顯示、顯示過電壓或欠電壓、顯示過電流或接地短路、電源與驅(qū)動(dòng)板啟動(dòng)顯示過電流、空載輸出電壓正常、帶載后顯示過載或過電流

力士樂伺服驅(qū)動(dòng)器維修方法可以說明整流橋故障。B.紅表棒接P端時(shí)，電阻無窮大，可以斷定整流橋故障或起動(dòng)電阻出現(xiàn)故障。將紅表棒接到P端，黑表棒分別接U、V、W上，應(yīng)該有幾十歐的阻值，且各相阻值基本相同，反相應(yīng)該為無窮大。將黑表棒接到N端，重復(fù)以上步驟應(yīng)得到相同結(jié)果，否則可確定逆變模塊故障。在靜態(tài)測試結(jié)果正常以后，才可進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試，即上電試機(jī)。上電之前，須確認(rèn)輸入電壓是否有誤，將380V電源接入220V級(jí)變頻器之中會(huì)出現(xiàn)炸機(jī)（炸電容、壓敏電阻、模塊等）。檢查變頻器各接播口是否已正確連接，連接是否有松動(dòng)，連接異常有時(shí)可能導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)故障，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)炸機(jī)等情況。上電后檢測故障顯示內(nèi)容，并初步斷定故障及原因。如未顯示故障。

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伺服驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部構(gòu)成整流部：通過整流部，將交流電源變?yōu)橹绷麟娫?，?jīng)電容濾波，產(chǎn)生平穩(wěn)無脈動(dòng)的直流電源。

逆變部：由控制部過來的SPWM信號(hào)，驅(qū)動(dòng)IGBT，將直流電源變?yōu)镾PWM波形，以驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)。

控制部分：伺服單元采用全數(shù)字化結(jié)構(gòu)，通過的硬件支持，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的軟件化，現(xiàn)在所有的伺服已采用（DSP數(shù)字信號(hào)處理）芯片，DSP，能夠執(zhí)行位置、速度、轉(zhuǎn)矩和電流控制器的功能。給出PWM信號(hào)控制信號(hào)作用于功率驅(qū)動(dòng)單元，并能夠接收處理位置與電流反饋，具有通訊接口。

編碼器：伺服電機(jī)配有的轉(zhuǎn)角測量編碼器，可以測量轉(zhuǎn)子的位置與電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

目前，伺服控制系統(tǒng)的輸出器件越來越多地采用開關(guān)頻率很高的新型功率半導(dǎo)體器件，主要有大功率晶體管（GTR）、功率場效應(yīng)管 （MOSFET）和絕緣門極晶體管（IGPT）等。這些先進(jìn)器件的應(yīng)用顯著地降低了伺服單元輸出回路的功耗，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，降低了運(yùn)行噪聲。

尤其值得一提的是，型的伺服控制系統(tǒng)已經(jīng)開始使用一種把控制電路功能和大功率電子開關(guān)器件集成在一起的新型模塊，稱為智能控制功率模塊（Intelligent Power Modules，簡稱IPM）。這種器件將輸入隔離、能耗制動(dòng)、過溫、過壓、過流保護(hù)及故障診斷等功能全部集成于一個(gè)不大的模塊之中。其輸入邏輯電平與TTL信號(hào)完全兼容，與微處理器的輸出可以直接接口。它的應(yīng)用顯著地簡化了伺服單元的設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了伺服系統(tǒng)的小型化和微型化。