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台湾拓达低压直流伺服电机使用和调试

返回列表 来源: 发布日期: 2019.06.27


拓达低压直流伺服

拓达直流伺服恒功率调速方式
    就是所谓的弱磁调速,这种调速方式,本质是恒转矩调速方式的一种补充,主要是有些场合,需要比较宽的调速范围,比如有些龙门床,需要电机加工时候进刀非常慢,扭矩要很高;而退回来时候扭矩很轻看是要跑非常快,这时候进刀时候用恒转矩调速模式,而退回来时候用弱磁调速方式,这时候电机的最大功率是不变的。
    也有些电动车,低速上坡时候要跑很慢,需要很大扭力,而平路阻力小又想跑非常快,这时候也需要用到恒功率调速,类似于机械变档或者调减速比的方式来调速。一般弱磁调速,是不适合于永磁电机的,因此磁通Φ无法单独控制。
要弱磁,就是直接减少气隙磁通Φ的大小,这时候可以降低励磁线圈的电流,一般也会在励磁线圈使用可控硅或者场效应管这些来做一个PI调整回来输出一个电流源来实现。
    弱磁调速的时候,电机转速越高,电机输出的最大扭矩会越小,这个是需要注意的,而且一般也不会无限制的减小下去,大概能控制在额定励磁电流的90%左右。

拓达低压直流伺服电机恒转矩调速方式

    电枢电压控制,在晶闸管和IGBT这些没有被发明前,控制起来也不是容易的事情了,毕竟功率比较大,早期是通过一台发电机直流发电来控制的,通过调整发电机的磁通就可以控制发电机的输出电压,进而调整了电枢电压大小的。
    在晶闸管可控硅被发明出来以后,通过给可控硅施加交流输入电压,利用移相触发技术控制可控硅的导通角,就可以把交流电整流成一定脉动的直流电,因为直流电机是大感性负载,脉动直流电会被大电感缓冲稳定下来。这个直流电的电压是可以调整的,和可控硅的导通角成一定的比例关系。这种调速技术是非常成熟可靠的,在上个世纪中后期得到了广泛的工业应用。

    另外场效应管和IGBT之类的器件出现以后,直流电机调速还可以做得更加精密了,可以利用PWM斩波技术,让输出的直流电压非常稳定,这样直流电机的转速波动非常小,如果让电机的转子变长点,转动惯量变小了,外加了位置环进去,还可以实现精确的定位控制,这个就是所谓的直流伺服系统了。

    恒转矩模式下,要先保持气隙磁通Φ恒定,直流电机的定子和转子磁场是正交状态的,互相没有影响。要保持Φ恒定,只要保证励磁线圈的电流稳定在一个值就可以了。理论上给一个恒流源来控制励磁线圈的电流是比较完美的,但是因为电流源不好找,而一般给励磁线圈施加一个稳定的电压值,也可以近似让励磁电流稳定,进而让气隙磁通Φ恒定。如果是永磁直流电机,用永磁铁来替代了励磁线圈,磁通是永久恒定的,所以不用操这个心了。

    简单的调整电压,并不能满足负载波动比较厉害的场合,所以引进了串级调速系统,通过检测电机的电流和转速,分别弄出电流环内环和速度环外环了,使用PID算法,有效的满足了负载波动状况下的调速,让直流电机的调速工作特性非常“硬”,也就是最大转矩不会受到转速的波动而变化,实现了真正的恒扭矩输出。这种调速方式,一直是交流调速系统的模仿对方,比如变频器矢量控制,就是模仿这种方式而实现的。如果只用电流环内环,还可以直接控制电机输出一定的扭矩,满足不同的拉伸和卷曲等控制要求。

    拓达低压直流伺服电机调速,往往说他的是励有刷直流电机调速,根据直流电机的转速方程,转速n=(电枢电压U-电压电流Ia*内阻Ra)÷(常数Ce*气隙磁通Φ),因为电枢的内阻Ra非常小,所以电压电流Ia*内阻Ra≈0,这样转速n=(电枢电压U)÷(常数Ce*气隙磁通Φ),只要在气隙磁通Φ恒定下调整电枢电压U,就可以调整直流电机的转速n;或者在电枢电压U恒定下调整气隙磁通Φ,同样可以调整电机的转速n,前者叫恒转矩

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复查接线没有错误后,伺服电机和控制卡(以及PC)上电。此时电机应该不动,而且可以用外力轻松转动,如果不是这样,检查使能信号的设置与接线。

用外力转动电机,检查控制卡是否可以正确检测到电机位置的变化,否则检查编码器信号的接线和设置。

将控制卡断电,连接控制卡与伺服之间的信号线。

以下的线是必须要接的:控制卡的模拟量输出线、使能信号线、伺服输出的编码器信号线。

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如果不能控制,检查模拟量接线及控制方式的参数设置。

确认给出正数,电机正转,编码器计数增加;给出负数,电机反转转,编码器计数减小。

如果电机带有负载,行程有限,不要采用这种方式。

测试不要给过大的电压,建议在1V以下。

如果方向不一致,可以修改控制卡或电机上的参数,使其一致。

对于一个闭环控制系统,如果反馈信号的方向不正确,后果肯定是灾难性的。

通过控制卡打开伺服的使能信号。

这是伺服应该以一个较低的速度转动,这就是传说中的“零漂”。

一般控制卡上都会有抑制零漂的指令或参数。

使用这个指令或参数,看电机的转速和方向是否可以通过这个指令(参数)控制。


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在闭环控制过程中,零漂的存在会对控制效果有一定的影响,最好将其抑制住。

使用控制卡或伺服上抑制零飘的参数,仔细调整,使电机的转速趋近于零。

由于零漂本身也有一定的随机性,所以,不必要求电机转速绝对为零。

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再次通过控制卡将伺服使能信号放开,在控制卡上输入一个较小的比例增益,至于多大算较小,这只能凭感觉了,如果实在不放心,就输入控制卡能允许的最小值。将控制卡和直流伺服的使能信号打开。这时,电机应该已经能够按照运动指令大致做出动作了。

细调控制参数,确保电机按照控制卡的指令运动,这是必须要做的工作,而这部分工作,更多的是经验,这里只能从略了。

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将此状态保存,确保控制卡再次上电时即为此状态。

直流伺服电机上。

设置控制方式。

设置使能由外部控制。

编码器信号输出的齿轮比。

设置控制信号与电机转速的比例关系。

一般来说,建议使伺服工作中的最大设计转速对应9V的控制电压。

在接线之前,先初始化参数。

在控制卡上:选好控制方式;将PID参数清零。

让控制卡上电时默认使能信号关闭。

拓达低压直流伺服


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