什么是工控伺服驱动器

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伺服驱动器被应用于工业机器人及数控加工中心等自动化设备中。
在伺服驱动器速度闭环中，电机转子实时速度测量精度对于改善速度环的转速控制动静态特性至关重要。为寻求测量精度与系统成本的平衡，一般采用增量式光电编码器作为测速传感器，与其对应的常用测速方法为M/T测速法。
M/T测速法虽然具有一定的测量精度和较宽的测量范围，但这种方法有其固有的缺陷，主要包括：1)测速周期内必须检测到至少一个完整的码盘脉冲，限制了最低可测转速;
2)用于测速的2个控制系统定时器开关难以严格保持同步，在速度变化较大的测量场合中无法保证测速精度。因此应用该测速法的传统速度环设计方案难以提高伺服驱动器速度跟随与控制性能。

工作原理
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，实现数字化、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,IPM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。
基本要求
伺服进给系统的要求
1、调速范围宽
2、定位精度高
3、有足够的传动刚性和高的速度稳定性
4、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。
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4～6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。
对电机的要求
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4～6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。

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伺服驱动器(servo drives)作为工业自动化的重要一环，又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，其属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现高精度的传动系统定位，进而可以控制机器人，从而实现工业自动化。

伺服驱动器控制电机运转必须要有电源动力线和电机编码器线。具体就是要有DC24V电源线，位置控制信号线，速度控制信号线，扭矩控制信号线，以及其他输入输出控制线。伺服驱动器的DC24V提供电源，由于电源在后端负载出现过流以及短路时，都需要保护，TE公司的PolySwitch可以实现可恢复的过流保护，当故障消除时，只要断电PolySwitch就可以实现复位，避免了像一次性fuse那样一旦过流断开就需要维修的困境。对于伺服驱动器各类输出信号线，由于工业现场接线环境较恶劣，接线工作量较大，难免会有接线错误，往往会将有功率限制的I/O端口，误接短路，造成端口过流烧毁，因此，伺服驱动器的每个输出端口都很有必要设计过流保护措施，放置自恢复保险丝PolySwitch在每个输出端口处，以避免误接短路事故的发生。这样，如果调试人员在现场不小心将输出端口错接或短路，自恢复保险丝PolySwitch将会立刻启动保护，限制了输出端口的工作电流，保护了伺服驱动器的I/O板。当故障排除，自恢复保险丝PPTC又很快自动恢复到低阻值状态，伺服驱动器又可以正常工作。

伺服控制器通过自动化接口可以很方便地进行操作模块和现场总线模块的转换，同时使用不同的现场总线模块实现不同的控制模式，这些总线是RS232和RS485.RS232和RS485总线也需要保护，对于需要出户的总线，需要设计防雷保护，对于不同的防雷保护等级，TE电路保护部有一整套完整的方案。对于相对高等级的雷击，可以用两极保护的方案，PPTC可以实现耦合和过流保护的功能。对于不需出户的RS232和RS485总线，则PPTC可以实现有效地过流保护功能。