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永磁同步伺服电机(PMSM)的基本结构和控制单元驱动器原理--第1页
永磁同步伺服电机(PMSM)的基本结构和
控制单元驱动器原理
导语:永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模式混合式的发展
后,目前已经进入了全数字的时代。全数字伺服驱动器不仅克服了模
拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等确定,还充分发挥了数字控
制在控制精度上的优势和控制方法的灵活,使伺服驱动器不仅结构简
单,而且性能更加的可靠。
随着现代电机技术、现代电力电子技术、微电子技术、永磁材料
技术、交流可调速技术及控制技术等支撑技术的快速发展,使得永磁
交流伺服技术有着长足的发展。永磁交流伺服系统的性能日渐提高,
价格趋于合理,使得永磁交流伺服系统取代直流伺服系统尤其是在高
精度、高性能要求的伺服驱动领域成了现代电伺服驱动系统的一个发
展趋势。永磁交流伺服系统具有以下等优点:
电动机无电刷和换向器,工作可靠,维护和保养简单;定子绕组
散热快;惯量小,易提高系统的快速性;适应于高速大力矩工作状态;
相同功率下,体积和重量较小,广泛的应用于机床、机械设备、
搬运机构、印刷设备、装配机器人、加工机械、高速卷绕机、纺织机
械等场合,满足了传动领域的发展需求。
永磁同步伺服电机(PMSM)的基本结构和控制单元驱动器原理--第1页
永磁同步伺服电机(PMSM)的基本结构和控制单元驱动器原理--第2页
永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模式混合式的发展后,
目前已经进入了全数字的时代。全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式
伺服的分散性大、零漂、低可靠性等确定,还充分发挥了数字控制在
控制精度上的优势和控制方法的灵活,使伺服驱动器不仅结构简单,
而且性能更加的可靠。现在,高性能的伺服系统,大多数采用永磁交
流伺服系统其中包括永磁同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同
步伺服驱动器两部分。伺服驱动器有两部分组成:驱动器硬件和控制
算法。控制算法是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一,是国
外交流伺服技术封锁的主要部分,也是在技术垄断的核心。
交流永磁伺服系统的基本结构
交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、
通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成,其结构组成
如图1所示。其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩
和电流控制器等等。我们的交流永磁同步驱动器其集先进的控制技术
和控制策略为一体,使其非常适用于高精度、高性能要求的伺服驱动
领域,还体现了强大的智能化、柔性化是传统的驱动系统所不可比拟
的。
永磁同步伺服电机(PMSM)的基本结构和控制单元驱动器原理--第2页
永磁同步伺服电机(PMSM)的基本结构和控制单元驱动器原理--第3页
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,其优点是可以实现比较复杂的控制算法,事项数字化、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。
伺服驱动器大体可以划分为功能比较独立的功率板和控制板两个
模块。如图2所示功率板(驱动板)是强电部,分其中包括两个单元,
一是功率驱动单元ipm用于电机的驱动,二是开关电源单元为整个系
统提供数字和模拟电源。
控制板是弱电部分,是电机的控制核心也是伺服驱动器技术核心
控制算法的运行载体。控制板通过相应的算法输出pwm信号,作为
驱动电路的驱动信号,来改逆变器的输出功
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