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交流伺服驱动器

交流伺服驱动器

     自从大学毕业以来,我就一直做电机驱动这块,第一份工作是做航模无刷电机驱动器,就是那个电调,用的是AVR的M8做的,第一次接触三相交流电机,虽然是叫直流无刷电机,可实际上是交流永磁同步电机的一种,刚一开始就做无传感器方波控制,也是在这个论坛里找资料看,后来花一个星期的时间调程序,电机终于可以运行了,但是和商业电调还是有差距的,但是是一个好的开始,以后就一直在做电机驱动了,之后进了宁外一家公司,也是做驱动器,不过这个是中压310V的驱动器,这个驱动器虽然是有传感器的方波控制的工业驱动器,但是多了很多其他的东西,需要做双闭环控制,通讯控制,等等,做这个项目让我比较系统的学了下PID控制,和整定PID的参数,虽然大学里也做过PID,但控制对象都是慢速的,比如温度啊什么的,电机这个对象,电流和速度的模型变化都很快,怎么样才能让驱动器驱动电机达到电机可以快速的响应,最后,我拿我们开发的驱动器,和在市场上买的一家台湾的驱动器对比,性能可以不分上下了,接下来,就开始搞伺服了,找资料,买书,看矢量控制。
    之前一直以为,开发伺服,关键在电流矢量控制这块,其他应该不会有这个难吧,后来实际做的时候才知道,原来伺服的难点不在这。
    和之前一样,咱不管后面的有多难,还是要一步一步来,还好我在大学学的是自动化,也学过矢量控制,但当时都是在学校,不是实际的,后来要做这个,看书看资料,发现其实带编码器的永磁同步电机(永磁伺服电机)的矢量控制根本就不难,那些什么专家写一本几百页的书,到头来,就几个公式是有用的,其实就是理论中的坐标变换和空间矢量调制和PI控制,各个模块之间的变量参数的范围不要弄错,定标定好,而那些什么变换啊什么的,都是查表完成的,我想,大家应该都做过数码管显示吧,查表算三角函数应该没问题吧,剩下的就是乘除法,看各自的功力了,PI调节器就是乘法和乘加,这些矢量变换中有个角度的变量,这个变量的意思是转子磁极的绝对空间位置,是磁极的绝对位置,而同步电机的磁极位置和转子的机械位置是同步的,所以这个变量,我们可以很容易的从编码器得到,而异步电机就不一样了,异步电机有个转差率S,S的范围是0 到 1 ,不能等于0,也不能等于1,我开发伺服用的编码器是脉冲式的混合式增量编码器,就是那种有U,V,W,磁极信号 和 A,B,Z,位置信号的这种,估计大家都见过,U V W信号和直流无刷的霍尔信号是一样的,伺服电机用U,V,W,信号也可以用方波驱动起来,后面的ABZ信号就是可以知道更加细的角度信息,因为空间矢量调制需要一个比较精细的角度信号才能完成,ABZ就发挥作用了,ABZ的位置信号在位置环时提供位置反馈,其实UVW信号只在电机刚上电的时候用了一下而已,其他时间都作用不大。
    我们做伺服都是一个闭环的控制,闭环控制需要一个反馈,控制的精度和反馈的精度有直接关系,控制环路的响应速度和反馈的频率有直接关系,反馈信息的采样是伺服中的一个难点,编码器脉冲的采样,其实脉冲采样,肯定大家都会说单位时间测脉冲数,或者脉冲的时间间隔,对,是这么做的,但是有你多长时间里算脉冲,时间取多长呢,精度能到多少,采样频率多少呢,脉冲时间间隔,电机低速的时候,间隔很长,采样频率很低,
    解决了反馈信息,给定怎么给,直接给,给定有突变,那直接这样直接给,肯定是不行 的,这样电机会振动死,功率大点,电机会跳起来。控制PI,参数整定,控制环结构,等等问题,我当时做啊,怎么这么多吊问题需要弄,其实我刚开始弄也是直接给定,电机一冲一冲的,很吵很不平静,电机控制也算是运动控制吧,当然也会符合牛顿定律,位置突变需要一个无穷大的速度,速度突变的时候需要无穷的力矩,电机的力矩是电流产生的,无穷大的电流,这怎么行,不行,位置要平滑的变化,我可以把我的伺服的硬件跟大家分享,需要的可以加QQ:438978986,有一个视频,我上传到网上去了,大家可以看下,网址加我,发链接给大家。我用2500线的编码器,4倍频,电机转一圈需要10000个脉冲,最高500KHz 对应电机3000rpm。



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