                                 上海庆惜自动化设备有限公司
伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分，被广泛应用于工业机器人及数控加工中心等自动化设备中。尤其是应用于控制交流永磁同步电机的伺服驱动器已经成为国内外研究热点。当前交流伺服驱动器设计中普遍采用基于矢量控制的电流、速度、位置3闭环控制算法。该算法中速度闭环设计合理与否，对于整个伺服控制系统，特别是速度控制性能的发挥起到关键作用 [1]  。
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，限制了较低可测转速；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**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 [1]  。
工作原理编辑
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，
伺服驱动器（图1）
伺服驱动器（图1）
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**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。
伺服控制系统
概述
        伺服系统是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统，又称随动系统。在很多情况下，伺服系统的控制量是机械位移、速度、力矩等，其作用是使输出的机械位移准确地跟踪输入的位移。
        电控伺服系统的执行机构为电机，常见的电机类型包括步进电机、直流无刷电机、永磁同步电机等。
        伺服系统的核心是电机的驱动控制，根据电机带动负载的不同，伺服系统可以应用在*、工业、民用等众多场合，如：*领域的雷达扫描器（机载、舰载、车载）、舵机、光电跟踪随动器、火控系统、测控系统及用于半实物仿真的高精度转台、舵机负载模拟器等；工业领域的自动化产线、机床、机械臂、监控设备转台等。
        恒润科技致力于提供满足客户需求的伺服系统解决方案、**的电机驱动控制算法、电机控制半实物仿真方案以及高精度、高稳定性、高环境适应性、可定制的伺服控制系统配套产品。
产品介绍
?  雷达扫描器伺服系统
        雷达扫描器伺服系统包括控制器、驱动器、传动机构、电机系统和位置传感器。根据负载的不同情况，采用基于模型的设计方法，可定制适合各种应用的控制策略。
?  直流无刷电机驱动控制器
        直流无刷电机驱动控制器是针对应用范围广泛的直流无刷电机和永磁同步电机而研制的专用驱动控制单元，采用电流、速度、位置三闭环控制策略，同时采用业界**的空间矢量控制技术实现高精度的电机运转控制。
        直流无刷电机驱动控制器采用一体化结构设计，集控制、驱动、检测电路、故障保护电路于一体，具有高集成度、高稳定性、重量轻、安装方便、可维护性强等特点。采用业界标准电气接口，并且可以根据用户需要定制不同标准的接口，为分布式、集中式控制系统提供支持
?  多轴直驱伺服系统
        装配永磁同步电机的直接驱动伺服系统，由于不存在机械传动系统引入的回差，可以应用到对控制精度要求较高的场合。高性能的直流无刷电机驱动控制器作为驱动控制核心，实现两个轴向的并行高精度控制。
?  舵机负载模拟器
        舵机负载模拟器是模拟*行器飞行过程中舵面承受载荷力矩的加载装置，构成舵机半实物仿真系统的关键环节。模拟器使用力矩电机作为力矩加载部件，恒润科技具备成熟的力矩电机驱动控制方案，结合成熟的半实物仿真系统，为舵机控制器的验证提供可靠的实验环境。
?  高精度转台
        用于武器平台或运动载体模拟，是各类武器平台进行半实物仿真试验等地面综合性试验系统的关键设备和重要组成部分。力矩电机为转台的执行机构，恒润科技设计、生产的力矩电机驱动控制单元配合高精度位置传感器，可满足转台高精度控制的要求。

?  伺服系统研发测试平台
        辅助进行伺服控制系统设计开发和试验验证的平台，实现伺服系统数字化设计，完成数字伺服系统的快速原型、硬件在回路验证，提高设计可靠性，便于新技术的引入研究，加快新型高效率伺服系统设计投产使用的过程。

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公司代理全系列西门子数控，伺服驱动电机，变频器，直流调速装置，软启动器、屏，可编程控制器等产品的销售，同时提供零部件、电柜设计、PLC编程调试及普通机床和加工中心的数控改造等增值服务。产品广泛适用于车、铣、磨、刨、钻等金属切削机床和各类专用机床设备及钢铁、重工、机械、**、造船、电子、电机、制药、、纺织、印刷、轻工、包装、媒体等领域，同时配备完善的售后服务及监控.为各行业用户提供的服务，为用户带来更多效益是我们的目标！我们期待着与您合作。
公司，是德国西门子**合作伙伴，也是运动控制部在国内核心合作伙伴，拥有德国西门子正式授权证书，是西门子运动控制产品的全国应用技术中心。【我们的产品】  北京华美金舟科技发展有限公司为客户提供全系列德国原装西门子运动控制产品（数控和伺服驱动系统）,包括1FK7同步伺服电机,1FT6同步伺服电机,1FT7同步伺服电机,1FS6防爆同步伺服电机,1FN3和1FN6直线伺服电机,1FW系列力矩电机,1FE1同步电机电主轴,1PH7高效异步伺服电机,1PL6高功率异步伺服电机，1PH4水冷异步伺服电机,1PM4高速异步伺服电机,1PM6高速异步伺服电机；
　直流伺服电机速度控制单元的作用是将转速指令信号转换成电枢的电压值，达到速度调节的目的。现代直流电机速度控制单元常多采用晶闸管(可控硅，SCR)调速系统和晶体管脉宽调制(PWM)调速系统。

　　1.晶闸管调速系统

　　1)晶闸管调速系统主电路

　　晶闸管调速系统采用的是大功率晶闸管，它的作用有两个，一是用作整流，将电网交流电源变为直流;二是在可逆控制电路中，电机制动时，把电机运转的惯性能转变为电能，并回馈给交流电网，实现逆变。为了对晶闸管进行控制，必须设有触发脉冲发生器，以产生合适的触发脉冲。晶闸管的整流电路有许多种，在数控机床中较常用是三相桥式反并联可逆电路。

　　如图所示的就是三相桥式反并联可逆电路。其由12个可控硅大功率晶闸管组成，晶闸管分两组，S11 ～S16为一组， S21 ～S26为一组。每组按三相桥式联接，两组反并联，分别实现正转和反转。反并联是指两组变流桥反极性并联，由一个交流电源供电。每组晶闸管都有两种工作状态：整流和逆变。一组处于整流工作时，另一组处于待逆变状态。在电机降速时，逆变组工作。

　　三相全控桥式电路的电压波形如图所示。图上所标出的晶闸管触发角 α为π/3。晶闸管以π/3的间隔按次序开通，每6个脉冲电机转1转。由于晶闸管以较快的速率被触发，所以流经电机的电流几乎是连续的。

　　其工作过程如下：当ωt=π/6+α时，S11开通而在此之前S16已被开通了。因此，当A相电压波形在π/6+α<ωt<π/6+α+π/3区间时，晶闸管S11和S16导通，电机端子与A 相和B相接通，故Ud=UAB。当ωt=α+π/3+π/6时，晶闸管S12开通，电流流经S12，而S16由于受反向偏置而关断(自然或电网换向)。这时S11和S12导通，电机两端电压Ud=UAC。就这样，每隔π/3又有一只晶闸管被开通，之后就重复上述过程。

　　由波形图可见，只要改变触发角α的值，则就可以改变电机电压的输入值，进而调节直流电机电枢的电流值，达到调节直流电机速度的目的。

　　在图中，RW1为转速定位器，为转速偏差电压，Un为转速反馈电压，ΔUn为反馈偏差电压，A为比例放大器，Uct为触发控制电压，GT为晶闸管的触发控制装置。

　　系统的工作情况及自动调速过程如下：

　　当系统在某一较小的转速给定电压作用下启动时，开始一瞬间电机并未转动，故转速反馈电压Un=0，反馈偏差电压ΔUn=，通过放大器后，输出较大的Uct，触发器输出的触发角α将由起始状态时的90o下降，整流器输出电压也由Ud=0上升到某一较大的值，电机在这一电压作用下(电流不**过允许值时)启动运转。随着转速的上升，反馈电压Un上升，则转速偏差电压ΔUn下降，Uct随之下降，α上升，整流器输出电压Ud也下降，电动机转差率也下降，直到转速n接近给定转速，即反馈电压Un接近，电机即平稳运转。如前所述，电机转速只能接近给定转速，偏差大小与放大倍数紧密相关。但这种系统从原理上说就是有偏差的，故称为有差调速系统。

　　4)晶闸管供电转速电流双闭环直流调速系统

　　前面所述的转速负反馈单闭环调速系统实际上是不能用于数控机床进给系统，对于数控机床上要求高的调速系统，则要求快速启动、制动，动态速降要小等，通常采用转速电流双闭环系统。

　　转速电流双闭环调速系统如图所示。为了实现转速和电流两种反馈分别起作用，系统中设置了两个调节器，分别对转速和电流进行调节，两者之间实行串级联接。

　　2.晶体管直流脉宽(PWM)调速系统

　　1)晶体管调速系统主电路

　　开关功率放大器是脉宽调制速度单元的主回路，其结构形式有两种，一种是H型(也称桥式) ，另一种是T型。每种电路又有单极性工作方式和双极性工作方式之分，而各种不同的工作方式又可组成可逆开关放大电路和不可逆开关放大电路。

　　图示为广泛使用的H型开关电路的工作原理图，它是由四个二极管和四个功率管组成的桥式回路。直流供电电源+Ed由三组全波整流电源供电。脉宽调制器输出的脉冲波u1、u2、u3、u4经光电隔离器，转换成与各脉冲相位和极性相同的脉冲信号U1、U2、U3、U4，并将其加到开关功率管VT1～VT4的基较。当电机正常工作时，在0

　　双极性和单极性的电路原理图是一样的，所不同的是右边两个管子的驱动信号不同。

　　2)晶体管直流脉宽(Pulse Width Modulation,PWM)调速系统

　　(1)直流PWM伺服驱动装置的工作原理

　　PWM驱动装置是利用大功率晶体管的开关特性来调制固定电压的直流电源，按一个固定的频率来接通和断开，并根据需要改变一个周期内接通与断开时间的长短，通过改变直流伺服电动机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。

　　PWM控制的示意图如图所示，可控开关S以一定的时间间隔重复地接通和断开，当S接通时，供电电源U通过开关S施加到电动机两端，电源向电机提供能量，电动机储能;当开关S断开时，则中断电动机的能量供给。在开关S断开期间电枢电感所储存的能量则通过续流二极管VD使电动机电流继续流通。

　　假如加在电机两端为图所示的电压波形，则电机所获得的平均电压即为：

　　有式知：改变ton和toff即可改变转速，但这必须有相应的装置才能实现。图示的即为一种PWM驱动装置系统原理框图。

　　由图知：PWM驱动装置的控制结构可分为两大部分：从主电源将能量传递给电动机的功率转换电路以及控制电路。功率转换电路可为H型、T型功率放大电路;控制电路通常由恒频率波形发生器、脉冲宽度调制电路、基较驱动电路、保护电路等基本电路组成。

　　当三角形波电压UΔ 与直流电压Uk送入放大器后，如三角波**控制电压时，输出为“空”;反之，输出为“占”，改变控制电压Uk就可以改变占空比。其输出波形如图。

　　脉冲分配电路它根据功率转换电路工作制式，对V/W变换的信号进行适当的逻辑变换，分配给基较驱动电路以满足功率转换电路工作时通、断时序脉冲的电压要求。

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