Сервопривод,также известный как «сервоконтроллер» или «сервоусилитель», представляет собой тип контроллера, используемый для управления серводвигателями. Его функция аналогична функции преобразователя частоты, действующего на обычные двигатели переменного тока, и он является частью сервосистемы. Обычно серводвигатели управляются тремя методами: положением, скоростью и крутящим моментом для достижения высокоточного позиционирования системы передачи.
1、 Классификация серводвигателей
Серводвигатели переменного тока делятся на две категории: серводвигатели постоянного и переменного тока. Серводвигатели переменного тока подразделяются на асинхронные серводвигатели и синхронные серводвигатели. В настоящее время системы переменного тока постепенно заменяют системы постоянного тока. По сравнению с системами постоянного тока серводвигатели переменного тока имеют такие преимущества, как высокая надежность, хорошее рассеивание тепла, малый момент инерции и способность работать в условиях высокого напряжения. Из-за отсутствия щеток и рулевого механизма система частного сервера переменного тока также стала бесщеточной сервосистемой. В нем используются бесщеточные асинхронные двигатели и синхронные двигатели с постоянными магнитами.
1. Серводвигатели постоянного тока делятся на коллекторные и бесщеточные.
① Бесщеточные двигатели имеют низкую стоимость, простую конструкцию, большой пусковой момент, широкий диапазон регулирования скорости, простоту управления и требуют обслуживания. Однако они просты в обслуживании (замена угольных щеток), генерируют электромагнитные помехи и предъявляют требования к условиям эксплуатации. Они обычно используются в экономически чувствительных обычных промышленных и гражданских приложениях;
② Бесщеточные двигатели имеют небольшой размер, легкий вес, большую мощность, быстрый отклик, высокую скорость, небольшую инерцию, стабильный крутящий момент и плавное вращение, сложное управление, интеллект, гибкие электронные методы коммутации, могут быть коммутированы прямоугольными или синусоидальными волнами, не требуют обслуживания, эффективный и энергосберегающий, низкий уровень электромагнитного излучения, низкий рост температуры, длительный срок службы и подходят для различных сред.
2、 Характеристики различных типов серводвигателей.
1. Преимущества и недостатки серводвигателей постоянного тока.
Преимущества: Точный контроль скорости, высокие характеристики крутящего момента, простой принцип управления, удобное использование и доступная цена.
Недостатки: коммутация щеток, ограничение скорости, дополнительное сопротивление, образование частиц износа (не подходит для беспыльной и взрывоопасной среды).
2. Преимущества и недостаткиСерводвигатели переменного тока
Преимущества: Хорошие характеристики регулирования скорости, плавное управление может быть достигнуто во всем диапазоне скоростей, почти полное отсутствие колебаний, высокий КПД более 90%, низкое тепловыделение, высокоскоростное управление, высокоточное управление положением (в зависимости от точности энкодера), может обеспечить постоянный крутящий момент в пределах номинальной рабочей зоны, низкую инерцию, низкий уровень шума, отсутствие износа щеток, не требует обслуживания (подходит для беспыльных и взрывоопасных сред).
Недостатки: управление сложное, и параметры драйвера необходимо настраивать на месте для определения параметров ПИД, что требует большего количества проводов.
В настоящее время в основных сервоприводах в качестве ядра управления используются цифровые сигнальные процессоры (DSP), которые позволяют реализовать сложные алгоритмы управления, оцифровку, работу в сети и интеллект. В силовых устройствах обычно используются схемы управления, в основе которых лежат интеллектуальные силовые модули (IPM). IPM объединяет схемы управления внутри, а также имеет схемы обнаружения неисправностей и защиты от перенапряжения, перегрузки по току, перегрева, пониженного напряжения и т. д. Схемы плавного пуска также добавляются к основной схеме, чтобы уменьшить влияние процесса запуска на драйвер. Силовой привод сначала выпрямляет входную трехфазную или сетевую мощность через трехфазную мостовую схему выпрямителя для получения соответствующей мощности постоянного тока. После выпрямления трехфазная или сетевая мощность используется для приведения в действие трехфазного синхронного серводвигателя переменного тока с постоянными магнитами через трехфазный инвертор синусоидального ШИМ-напряжения для преобразования частоты. Весь процесс работы силового привода можно просто описать как процесс AC-DC-AC. Основная схема топологии выпрямительного блока (AC-DC) представляет собой трехфазную мостовую неуправляемую схему выпрямителя.
3、Схема подключения сервосистемы
1. Проводка драйвера
Сервопривод в основном включает в себя источник питания схемы управления, источник питания основной схемы управления, источник питания сервопривода, вход контроллера CN1, интерфейс энкодера CN2 и подключенный CN3. Источник питания цепи управления представляет собой однофазный источник переменного тока, а входная мощность может быть однофазной или трехфазной, но она должна составлять 220 В. Это означает, что при использовании трехфазного входа наш трехфазный источник питания должен быть подключен через трансформаторный трансформатор. Драйверы малой мощности могут управляться напрямую в однофазном режиме, а при однофазном подключении необходимо подключаться к клеммам R и S. Помните, что не подключайте выходы серводвигателя U, V и W к источнику питания главной цепи, так как это может сжечь драйвер. Порт CN1 в основном используется для подключения верхнего контроллера компьютера, обеспечивающего вход, выход, трехфазный выход энкодера ABZ и аналоговый выход различных сигналов мониторинга.
2. Проводка энкодера
На рисунке выше видно, что мы использовали только 5 из девяти клемм, включая один экранирующий провод, два провода питания и два сигнала последовательной связи (+-), которые аналогичны проводке нашего обычного энкодера.
3. Коммуникационный порт
Драйвер подключается к компьютерам верхнего уровня, таким как ПЛК и HMI, через порт CN3 и управляется черезMODBUS-связь. Для связи можно использовать RS232 и RS485.
Время публикации: 15 декабря 2023 г.
