90交流伺服驱动器原理及调试.ppt

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1、伺服驱动器伺服驱动器华中数控主要内容：主要内容：华中数控一、伺服驱动器的种类及结构一、伺服驱动器的种类及结构 二、伺服驱动器发展趋势二、伺服驱动器发展趋势三、三、伺服驱动器的原理：伺服驱动器的原理：四、伺服驱动器的接线：四、伺服驱动器的接线：五、五、与伺服调节有关的参数及部分实验与伺服调节有关的参数及部分实验七、进给伺服驱动系统常见故障及处理七、进给伺服驱动系统常见故障及处理 六、六、进给伺服常见报警进给伺服常见报警华中数控华中数控伺服驱动器的内部结构华中数控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 minmax/nrnn华中数控3.有足够的传动刚性和高的速度稳定性4

2、.快速响应，无超调 为了保证生产率和加工质量，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5.低速大转矩，过载能力强 一般来说，伺服驱动器具有数分钟甚至半小时内1.5倍以上的过载能力，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、振动等环境适应能力和很强的抗干扰的能力。华中数控1、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

3、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能力，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、电机应能承受频繁启、制动和反转。华中数控对电机的要求对电机的要求 华中数控键盘、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 1 1）控制电路结构控制电路结构 DSPDSP：ADMC401BSTADMC401BST 逻辑：逻辑：FPGA:A42MX09FPGA:A42MX09 辅助控制：辅

4、助控制：MCU:AT89S8252MCU:AT89S82522 2）功率电路结构功率电路结构 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。控制电路结构控制电路结构 DSPDSP是整个系统的核心，主要完成实时性是整个系统的核心，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、位置环控制以及环、位置环控制以及PWMPWM信号发生、各种故障信号发生、各种故障保护处理等。保护处理等。MCUMCU完成实时性要求比较低的管理任务，如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

5、行通讯等。参数设定、按键处理、状态显示、串行通讯等。FPGAFPGA实现实现DSPDSP与与 MCUMCU之间的数据交换、外之间的数据交换、外部部I/OI/O信号处理、内部信号处理、内部I/OI/O信号处理、位置脉冲信号处理、位置脉冲指令处理、第二编码器计数等。指令处理、第二编码器计数等。功率电路结构功率电路结构 功率电路采用模块式设计，三相全桥整功率电路采用模块式设计，三相全桥整流部分和交流部分和交-直直-交电压源型逆变器通过公共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流母线连接。三相全桥整流部分由电源模块来实现，为避免上电时出现过大的瞬时电流以及实现，为避免上电

6、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电路和能耗泄放电路。逆变器采用智能功率模块来实现。块来实现。HSV-20DHSV-20D交流伺服系统结构图交流伺服系统结构图 开关电源 P N 直流公共母线 编码器 输出接口 脉冲输入接口 模拟量接口 第二编码器 输入接口 RS232串行口 键盘及 显示 I/O控制 PG 三相整流器 软 起动 及泵 生控 制电 路 IPM 逆逆变变器器 开关电源 DSP ADMC401 FPGA A42MX09 MPU AT89S8252 门极驱动电路 故障检测电路

7、SPINDLE (SERVO)MOTOR ia ib 霍尔元件 R S T 220V 控制 电源 三相 380V 电源 HSV-20P电源模块 逆变器 HSV-20PHSV-20P电源模块结构图电源模块结构图 制动控制 PB BK2 BK1 P N 内部制动电阻止 保险 T PE XT1 RST POWOK DCRDY T1 三相整流桥 24V 24V-GND PWROK1 PWROK2 其它监测信号 220AA 输入输出 T S R XT1 控制电源 220BB 母线电压监测 XT2 微 控 制 器 状态 显示 光电隔离 晶闸管 直流电抗器 软启动电阻 2 2、HSV-20SHSV-20S交

8、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。规格及特点：规格及特点：.25.25A A、50A50A、75A75A、100A100A四个型号四个型号 .输出功率输出功率3.73.7W15KwW1

9、5Kw .适配交流感应电机适配交流感应电机 .脉冲编码器反馈脉冲编码器反馈 .位置、速度、转矩三种控制方式位置、速度、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380380V V交流直接供电交流直接供电HSV-20SHSV-20S系统结构（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:AT89S8252（2）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。华中数控 驱动保护电路开关电源FPGA显示、按键2

10、6LS32EPROMM26LS31光耦光耦光耦285 DSP(ADSP2181)X25163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+光耦开开关关电电源源 直直流流公公共共母母线线 三三相相整整流流器器 软软 起起动动 及及泵泵 生生控控 制制电电 路路 IPM逆逆变变器器 开开关关电电源源 ADMC401 FPGA 89C51ED2-IM单单片片机机 门门极极驱驱动动电电路路 键键盘盘及及 显显示示 RS232串串 口口+CAN总总线线接接口口 I/O 控控制制 故故障障检检测测电电路路

11、 脉脉冲冲输输入入接接口口 模模拟拟量量接接口口 PMSM MOTOR 旋旋转转变变压压器器 ia ib 霍霍尔尔元元件件 L1 L2 L3 220V 控控制制 电电源源 三三相相 380V 电电源源 整整流流电电源源 控控制制电电路路 逆逆变变器器 华中数控四、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；2）I/O口控制电源接线；3.I/O接口与反馈检测类接线：华中数控华中数控伺服系统主回路的接线图华中数控SANYO DENKISANYO DENKIAC SERV

12、O DRIVEAC 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+KA10RSTrtRVV4X1.5RSTUVW9220A220BCNARVV2X0.5

13、PE321548768A+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馈回路接线图华中数控接线接线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1 1、电源模块标准接线、电源模块标准接线 单 相AC220V 控 制 电 源 输 入 POWOK RST DCRDY 24V N 24V-GND 1 2 3 4 5

14、 6 7 复 位 就 绪 电 源 准 备 好 外 部24V输 入 220A 220B P N 直 流 母 线 电 压 输 出 PBBK2 BK1 XT1 L1 L2 L3 P 三 相AC380V 主 回 路 电 源 输 入 T 1 XT2 HSV-20P 电 源 模 块 R S T PWROK1 故 障 连 锁 PE PWROK2 注意事项注意事项（1 1）电源模块出厂时，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）如果使用外接制动电阻需将短路条拆掉，使）如果使用外接

15、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，否则会损坏电源模脚短接，否则会损坏电源模块。块。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 注意事项注意事项（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

16、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“壳壳”指的是接线插头的金属外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，应保证插头护罩能够盖上。焊锡不要过多，应保证插头护罩能够盖上。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/TRQRGNDCCWTL/TRQRGNDOZ+OZ-CWTLSPMIMCNI/F4.7K分频器20K10K