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隨著(zhù)現代電機技術(shù)、現代電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、永磁材料技術(shù)、交流可調速技術(shù)及控制技術(shù)等支撐技術(shù)的快速發(fā)展，使得永磁交流伺服技術(shù)有著(zhù)長(cháng)足的發(fā)展。永磁交流伺服系統的性能日漸提高，價(jià)格趨于合理，使得永磁交流伺服系統取代直流伺服系統尤其是在高精度、高性能要求的伺服驅動(dòng)領(lǐng)域成了現代電伺服驅動(dòng)系統的一個(gè)發(fā)展趨勢。永磁交流伺服系統具有以下等優(yōu)點(diǎn)： 電動(dòng)機無(wú)電刷和換向器，工作可靠，維護和保養簡(jiǎn)單； 定子繞組散熱快； 慣量小，易提高系統的快速性； 適應于高速大力矩工作狀態(tài)； 相同功率下，體積和重量較小，廣泛的應用于機床、機械設備、搬運機構、印刷設備、裝配機器人、加工機械、高速卷繞機、紡織機械等場(chǎng)合，滿(mǎn)足了傳動(dòng)領(lǐng)域的發(fā)展需求。 永磁交流伺服系統的驅動(dòng)器經(jīng)歷了模擬式、模式混合式的發(fā)展后，目前已經(jīng)進(jìn)入了全數字的時(shí)代。全數字伺服驅動(dòng)器不僅克服了模擬式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等確定，還充分發(fā)揮了數字控制在控制精度上的優(yōu)勢和控制方法的靈活，使伺服驅動(dòng)器不僅結構簡(jiǎn)單，而且性能更加的可靠�，F在，高性能的伺服系統，大多數采用永磁交流伺服系統其中包括永磁同步交流伺服電動(dòng)機和全數字交流永磁同步伺服驅動(dòng)器兩部分。伺服驅動(dòng)器有兩部分組成：驅動(dòng)器硬件和控制算法�？刂扑惴ㄊ菦Q定交流伺服系統性能好壞的關(guān)鍵技術(shù)之一，是國外交流伺服技術(shù)封鎖的主要部分，也是在技術(shù)壟斷的核心。 交流永磁伺服系統的基本結構 交流永磁同步伺服驅動(dòng)器主要有伺服控制單元、功率驅動(dòng)單元、通訊接口單元、伺服電動(dòng)機及相應的反饋檢測器件組成，其結構組成如圖1所示。其中伺服控制單元包括位置控制器、速度控制器、轉矩和電流控制器等等。我們的交流永磁同步驅動(dòng)器其集先進(jìn)的控制技術(shù)和控制策略為一體，使其非常適用于高精度、高性能要求的伺服驅動(dòng)領(lǐng)域，還體現了強大的智能化、柔性化是傳統的驅動(dòng)系統所不可比擬的。 
伺服驅動(dòng)器大體可以劃分為功能比較獨立的功率板和控制板兩個(gè)模塊。如圖2所示功率板（驅動(dòng)板）是強電部，分其中包括兩個(gè)單元，一是功率驅動(dòng)單元ipm用于電機的驅動(dòng)，二是開(kāi)關(guān)電源單元為整個(gè)系統提供數字和模擬電源。
功率驅動(dòng)單元 功率驅動(dòng)單元首先通過(guò)三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流，得到相應的直流電。經(jīng)過(guò)整流好的三相電或市電，再通過(guò)三相正弦pwm電壓型變頻器來(lái)驅動(dòng)三相永磁式同步交流伺服電機。功率驅動(dòng)單元的整個(gè)過(guò)程可以簡(jiǎn)單的說(shuō)就是ac-dc-ac的過(guò)程。整流單元（ac-dc）主要的拓撲電路是三相全橋不控整流電路。 逆變部分（dc-ac）采用采用的功率器件集驅動(dòng)電路，保護電路和功率開(kāi)關(guān)于一體的智能功率模塊（ipm），主要拓撲結構是采用了三相逆變電路原理圖見(jiàn)圖3，利用了脈寬調制技術(shù)即pwm（pulse width modulation）通過(guò)改變功率晶體管交替導通的時(shí)間來(lái)改變逆變器輸出波形的頻率，改變每半周期內晶體管的通斷時(shí)間比，也就是說(shuō)通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)改變逆變器輸出電壓副值的大小以達到調節功率的目的。
控制單元是整個(gè)交流伺服系統的核心，實(shí)現系統位置控制、速度控制、轉矩和電流控制器。所采用的數字信號處理器（dsp）除具有快速的數據處理能力外，還集成了豐富的用于電機控制的專(zhuān)用集成電路，如a/d轉換器、pwm發(fā)生器、定時(shí)計數器電路、異步通訊電路、can總線(xiàn)收發(fā)器以及高速的可編程靜態(tài)ram和大容量的程序存儲器等。伺服驅動(dòng)器通過(guò)采用磁場(chǎng)定向的控制原理（foc） 和坐標變換，實(shí)現矢量控制（vc），同時(shí)結合正弦波脈寬調制（spwm）控制模式對電機進(jìn)行控制。永磁同步電動(dòng)機的矢量控制一般通過(guò)檢測或估計電機轉子磁通的位置及幅值來(lái)控制定子電流或電壓，這樣，電機的轉矩便只和磁通、電流有關(guān)，與直流電機的控制方法相似，可以得到很高的控制性能。對于永磁同步電機，轉子磁通位置與轉子機械位置相同，這樣通過(guò)檢測轉子的實(shí)際位置就可以得知電機轉子的磁通位置，從而使永磁同步電機的矢量控制比起異步電機的矢量控制有所簡(jiǎn)化。
從a，b，c坐標系轉換到d，q坐標系有克拉克（clarke）和帕克（park）變換來(lái)是實(shí)現；從d，q坐標系轉換到a，b，c坐標系是有克拉克和帕克的逆變換來(lái)是實(shí)現的。 結語(yǔ) 本文簡(jiǎn)單的介紹了伺服驅動(dòng)器的幾個(gè)主要的功能模塊的實(shí)現及原理，謹幫助大家對伺服驅動(dòng)器有進(jìn)一步了解之用，大家如果想更深入的了解伺服驅動(dòng)器的設計原理，請參考其它的文獻。 |
