伺服電機(jī)選擇交流好還是直流伺服電機(jī)好？低壓直流伺服電機(jī)使用介紹！
由于近幾年來(lái)流行使用直流伺服電機(jī)，那么，或許有朋友會(huì)問(wèn)交流伺服電機(jī)用得好好的，干嘛要用直流伺服電機(jī)呢？直流伺服電機(jī)有什么好處嗎？
是的，直流伺服電機(jī)就是有它的好處，下面小編將要講述的就是直流伺服的特性。因?yàn)檎撬奶匦猿删退暮锰帯?/p>
一：直流伺服電動(dòng)機(jī)是將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電動(dòng)機(jī)。因其良好的調(diào)速性能而在電力拖動(dòng)中得到廣泛應(yīng)用。
二：直流伺服電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式分為永磁、他勵(lì)和自勵(lì)3類，其中自勵(lì)又分為并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)3種。
三：當(dāng)直流伺服電源通過(guò)電刷向電樞繞組供電時(shí)，電樞表面的N極下導(dǎo)體可以流過(guò)相同方向的電流，根據(jù)左手定則導(dǎo)體將受到逆時(shí)針?lè)较虻牧刈饔?；電樞表面S極下部分導(dǎo)體也流過(guò)相同方向的電流，同樣根據(jù)左手定則導(dǎo)體也將受到逆時(shí)針?lè)较虻牧刈饔?。這樣，整個(gè)電樞繞組即轉(zhuǎn)子將按逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，輸入的直流電能就轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子軸上輸出的機(jī)械能。由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子：基座，主磁極，換向極，電刷裝置等；轉(zhuǎn)子（電樞）：電樞鐵心，電樞繞組，換向器，轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等。
當(dāng)然了，直流伺服電機(jī)的特性除了小編提及的上述外，自然還有其它的好處和特點(diǎn)了。使用到伺服電機(jī)的朋友就非常清楚了。
低壓直流伺服電機(jī)使用和調(diào)試
直流伺服恒功率調(diào)速方式
就是所謂的弱磁調(diào)速，這種調(diào)速方式，本質(zhì)是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式的一種補(bǔ)充，主要是有些場(chǎng)合，需要比較寬的調(diào)速范圍，比如有些龍門(mén)床，需要電機(jī)加工時(shí)候進(jìn)刀非常慢，扭矩要很高；而退回來(lái)時(shí)候扭矩很輕看是要跑非常快，這時(shí)候進(jìn)刀時(shí)候用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速模式，而退回來(lái)時(shí)候用弱磁調(diào)速方式，這時(shí)候電機(jī)的最大功率是不變的。
也有些電動(dòng)車，低速上坡時(shí)候要跑很慢，需要很大扭力，而平路阻力小又想跑非?？欤@時(shí)候也需要用到恒功率調(diào)速，類似于機(jī)械變檔或者調(diào)減速比的方式來(lái)調(diào)速。一般弱磁調(diào)速，是不適合于永磁電機(jī)的，因此磁通Φ無(wú)法單獨(dú)控制。
要弱磁，就是直接減少氣隙磁通Φ的大小，這時(shí)候可以降低勵(lì)磁線圈的電流，一般也會(huì)在勵(lì)磁線圈使用可控硅或者場(chǎng)效應(yīng)管這些來(lái)做一個(gè)PI調(diào)整回來(lái)輸出一個(gè)電流源來(lái)實(shí)現(xiàn)。
弱磁調(diào)速的時(shí)候，電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，電機(jī)輸出的最大扭矩會(huì)越小，這個(gè)是需要注意的，而且一般也不會(huì)無(wú)限制的減小下去，大概能控制在額定勵(lì)磁電流的90%左右。
低壓直流伺服電機(jī)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式
電樞電壓控制，在晶閘管和IGBT這些沒(méi)有被發(fā)明前，控制起來(lái)也不是容易的事情了，畢竟功率比較大，早期是通過(guò)一臺(tái)發(fā)電機(jī)直流發(fā)電來(lái)控制的，通過(guò)調(diào)整發(fā)電機(jī)的磁通就可以控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓，進(jìn)而調(diào)整了電樞電壓大小的。
在晶閘管可控硅被發(fā)明出來(lái)以后，通過(guò)給可控硅施加交流輸入電壓，利用移相觸發(fā)技術(shù)控制可控硅的導(dǎo)通角，就可以把交流電整流成一定脈動(dòng)的直流電，因?yàn)橹绷麟姍C(jī)是大感性負(fù)載，脈動(dòng)直流電會(huì)被大電感緩沖穩(wěn)定下來(lái)。這個(gè)直流電的電壓是可以調(diào)整的，和可控硅的導(dǎo)通角成一定的比例關(guān)系。這種調(diào)速技術(shù)是非常成熟可靠的，在上個(gè)世紀(jì)中后期得到了廣泛的工業(yè)應(yīng)用。
另外場(chǎng)效應(yīng)管和IGBT之類的器件出現(xiàn)以后，直流電機(jī)調(diào)速還可以做得更加精密了，可以利用PWM斬波技術(shù)，讓輸出的直流電壓非常穩(wěn)定，這樣直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)非常小，如果讓電機(jī)的轉(zhuǎn)子變長(zhǎng)點(diǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變小了，外加了位置環(huán)進(jìn)去，還可以實(shí)現(xiàn)精確的定位控制，這個(gè)就是所謂的直流伺服系統(tǒng)了。
恒轉(zhuǎn)矩模式下，要先保持氣隙磁通Φ恒定，直流電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)是正交狀態(tài)的，互相沒(méi)有影響。要保持Φ恒定，只要保證勵(lì)磁線圈的電流穩(wěn)定在一個(gè)值就可以了。理論上給一個(gè)恒流源來(lái)控制勵(lì)磁線圈的電流是比較完美的，但是因?yàn)殡娏髟床缓谜?，而一般給勵(lì)磁線圈施加一個(gè)穩(wěn)定的電壓值，也可以近似讓勵(lì)磁電流穩(wěn)定，進(jìn)而讓氣隙磁通Φ恒定。如果是永磁直流電機(jī)，用永磁鐵來(lái)替代了勵(lì)磁線圈，磁通是永久恒定的，所以不用操這個(gè)心了。
簡(jiǎn)單的調(diào)整電壓，并不能滿足負(fù)載波動(dòng)比較厲害的場(chǎng)合，所以引進(jìn)了串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，通過(guò)檢測(cè)電機(jī)的電流和轉(zhuǎn)速，分別弄出電流環(huán)內(nèi)環(huán)和速度環(huán)外環(huán)了，使用PID算法，有效的滿足了負(fù)載波動(dòng)狀況下的調(diào)速，讓直流電機(jī)的調(diào)速工作特性非常“硬”，也就是最大轉(zhuǎn)矩不會(huì)受到轉(zhuǎn)速的波動(dòng)而變化，實(shí)現(xiàn)了真正的恒扭矩輸出。這種調(diào)速方式，一直是交流調(diào)速系統(tǒng)的模仿對(duì)方，比如變頻器矢量控制，就是模仿這種方式而實(shí)現(xiàn)的。如果只用電流環(huán)內(nèi)環(huán)，還可以直接控制電機(jī)輸出一定的扭矩，滿足不同的拉伸和卷曲等控制要求。
低壓直流伺服電機(jī)調(diào)速，往往說(shuō)他的是勵(lì)有刷直流電機(jī)調(diào)速，根據(jù)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速方程，轉(zhuǎn)速n=(電樞電壓U-電壓電流Ia*內(nèi)阻Ra)÷（常數(shù)Ce*氣隙磁通Φ），因?yàn)殡姌械膬?nèi)阻Ra非常小，所以電壓電流Ia*內(nèi)阻Ra≈0，這樣轉(zhuǎn)速n=(電樞電壓U)÷（常數(shù)Ce*氣隙磁通Φ），只要在氣隙磁通Φ恒定下調(diào)整電樞電壓U，就可以調(diào)整直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速n；或者在電樞電壓U恒定下調(diào)整氣隙磁通Φ，同樣可以調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速n，前者叫恒轉(zhuǎn)矩
1、復(fù)查接線沒(méi)有錯(cuò)誤后，伺服電機(jī)和控制卡(以及PC)上電。此時(shí)電機(jī)應(yīng)該不動(dòng)，而且可以用外力輕松轉(zhuǎn)動(dòng)，如果不是這樣，檢查使能信號(hào)的設(shè)置與接線。
用外力轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，檢查控制卡是否可以正確檢測(cè)到電機(jī)位置的變化，否則檢查編碼器信號(hào)的接線和設(shè)置。
將控制卡斷電，連接控制卡與伺服之間的信號(hào)線。
以下的線是必須要接的：控制卡的模擬量輸出線、使能信號(hào)線、伺服輸出的編碼器信號(hào)線。
2、如果不能控制，檢查模擬量接線及控制方式的參數(shù)設(shè)置。
確認(rèn)給出正數(shù)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，編碼器計(jì)數(shù)增加；給出負(fù)數(shù)，電機(jī)反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，編碼器計(jì)數(shù)減小。
如果電機(jī)帶有負(fù)載，行程有限，不要采用這種方式。
測(cè)試不要給過(guò)大的電壓，建議在1V以下。
如果方向不一致，可以修改控制卡或電機(jī)上的參數(shù)，使其一致。
對(duì)于一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，如果反饋信號(hào)的方向不正確，后果肯定是災(zāi)難性的。
通過(guò)控制卡打開(kāi)伺服的使能信號(hào)。
這是伺服應(yīng)該以一個(gè)較低的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，這就是傳說(shuō)中的“零漂”。
一般控制卡上都會(huì)有抑制零漂的指令或參數(shù)。
使用這個(gè)指令或參數(shù)，看電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向是否可以通過(guò)這個(gè)指令(參數(shù))控制。
3、在閉環(huán)控制過(guò)程中，零漂的存在會(huì)對(duì)控制效果有一定的影響，最好將其抑制住。
使用控制卡或伺服上抑制零飄的參數(shù)，仔細(xì)調(diào)整，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速趨近于零。
由于零漂本身也有一定的隨機(jī)性，所以，不必要求電機(jī)轉(zhuǎn)速絕對(duì)為零。
4、再次通過(guò)控制卡將伺服使能信號(hào)放開(kāi)，在控制卡上輸入一個(gè)較小的比例增益，至于多大算較小，這只能憑感覺(jué)了，如果實(shí)在不放心，就輸入控制卡能允許的最小值。將控制卡和直流伺服的使能信號(hào)打開(kāi)。這時(shí)，電機(jī)應(yīng)該已經(jīng)能夠按照運(yùn)動(dòng)指令大致做出動(dòng)作了。
細(xì)調(diào)控制參數(shù)，確保電機(jī)按照控制卡的指令運(yùn)動(dòng)，這是必須要做的工作，而這部分工作，更多的是經(jīng)驗(yàn)，這里只能從略了。
5、將此狀態(tài)保存，確?？刂瓶ㄔ俅紊想姇r(shí)即為此狀態(tài)。
在直流伺服電機(jī)上。
設(shè)置控制方式。
設(shè)置使能由外部控制。
編碼器信號(hào)輸出的齒輪比。
設(shè)置控制信號(hào)與電機(jī)轉(zhuǎn)速的比例關(guān)系。
一般來(lái)說(shuō)，建議使伺服工作中的最大設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)9V的控制電壓。
在接線之前，先初始化參數(shù)。
在控制卡上：選好控制方式；將PID參數(shù)清零。
讓控制卡上電時(shí)默認(rèn)使能信號(hào)關(guān)閉。
