伺服驱动原理介绍

1、 介绍介绍 伺服驱动器原理1 埃斯顿伺服系列驱动、控制环节 、驱动内部电路功能、典型控制 方式介绍等 2 讨论一下伺服与步进、伺服与 变频之间差异 3 培训纲要培训纲要 4 伺服系统概述 1 2 3 5 埃斯顿驱动器简介 伺服扭矩、速度、位置控制方式 电流环、速度环、位置环等环节 主回路、动态制动、再生等 6选型讨论 概述概述 伺服伺服(Servo)(Servo) 源自于拉丁语的Servus(英语为Slave: 的功用是忠实地遵从主人的命令从 事体力工作,也就是“依指令准确执行动 作的驱动装置；能够高精度的灵敏动作表高精度的灵敏动作表 现，自我动作状态常时确认现，自我动作状态常时确认” 伺服伺

2、服系统系统 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 伺服是一个闭环系统，它是由电流环、速度 环、位置环组成，位置环的输出作为速度环 的给定速度环的输出又是电流环的给定。 它本质上是一个跟随系统： 按接受的指令的速度运行 按接受的指令的位置定位 概述概述 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品

3、比较 驱动器 和 电机 EDB PC 1PG 总线 EDC 人机界面HMI 运动控制器 PLC PLC 控制 (I/O) 定位模块 伺服系统应用框图伺服系统应用框图 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 PRONETPRONET模拟量信号模拟量信号脉冲串脉冲串 开环控制（OPEN LOOP） 由控制器输出指令信号，用来驱动电机 按指令值位移并且停在所指定的位置。 控制装置驱动器 传动机构 电机 开环控制开环控制 产品介绍产品介绍 伺服系统

4、伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 半闭环控制（SEMI-CLOSE LOOP） 将位置或速度传感器，安装于电机轴上 以取得位置反馈信号及速度反馈信号。 控制装置驱动器 传动机构 电机 位置传感器 半闭环控制半闭环控制 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 全闭环控制（FULL-CLOSE LOOP） 利用

5、光栅尺等位置传感器，直接将物体 的位移量同步返回到控制系统。 控制装置驱动器 传动机构 电机 位置传感器（光栅尺） 反馈信号 全闭环控制全闭环控制 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 车床开、闭环控制车床开、闭环控制 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 按有无检测装置，数控系统可

6、以分为开环与闭环数控系统，而按检按有无检测装置，数控系统可以分为开环与闭环数控系统，而按检 测装置的安装位置又可以分为闭环与半闭环数控系统。下面对几种测装置的安装位置又可以分为闭环与半闭环数控系统。下面对几种 数控系统分别进行分析与研究：数控系统分别进行分析与研究： 1 1 开环数控系统开环数控系统 开环数控系统结构简单，没有检测和反馈装置，数控装置发出的指令开环数控系统结构简单，没有检测和反馈装置，数控装置发出的指令 信号是单向的，所以不存在系统稳定性问题。因为无位置反馈装置，信号是单向的，所以不存在系统稳定性问题。因为无位置反馈装置， 所以精度不高，其精度主要取决于伺服系统的性能。开环数控

7、系统具所以精度不高，其精度主要取决于伺服系统的性能。开环数控系统具 有工作稳定，反应迅速，调试方便，维修简单，价格低廉等优点，在有工作稳定，反应迅速，调试方便，维修简单，价格低廉等优点，在 精度和速度要求不高，驱动力矩不大的场合得到广泛应用。但是长期精度和速度要求不高，驱动力矩不大的场合得到广泛应用。但是长期 运行或启动及结束时易产生丢步和超步的现象，很难提高加工精度。运行或启动及结束时易产生丢步和超步的现象，很难提高加工精度。 在我国，经济型数控机床一般都采用开环数控系统。在我国，经济型数控机床一般都采用开环数控系统。 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制

8、闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 2 2 半闭环数控系统半闭环数控系统 半闭环数控系统的位置采样点是从驱动装置（常用伺服电机）或丝杠半闭环数控系统的位置采样点是从驱动装置（常用伺服电机）或丝杠 引出，通过采样旋转角度而不是采样运动部件的实际位置进行检测。引出，通过采样旋转角度而不是采样运动部件的实际位置进行检测。 因此，由丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的误差难以消除。半闭环数因此，由丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的误差难以消除。半闭环数 控系统闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，因此可以获得控系统闭环环

9、路内不包括或只包括少量机械传动环节，因此可以获得 稳定的控制性能，而机械传动环节带来的误差可用误差补偿的方法消稳定的控制性能，而机械传动环节带来的误差可用误差补偿的方法消 除，因此仍可以获得比较满意的精度。这种系统结构简单，测试方便，除，因此仍可以获得比较满意的精度。这种系统结构简单，测试方便， 精度也较高，因而在现代数控机床中得到了广泛的应用。精度也较高，因而在现代数控机床中得到了广泛的应用。 3 3 闭环数控系统闭环数控系统 由于机械传动装置的刚性、摩擦阻尼等非线性因素和传动间隙等都不由于机械传动装置的刚性、摩擦阻尼等非线性因素和传动间隙等都不 包括在半闭环伺服系统环内，因而其大部分传动间

10、隙，弹性变形，滚包括在半闭环伺服系统环内，因而其大部分传动间隙，弹性变形，滚 珠丝杠螺母的误差及滞后都对机床精度产生影响。为了解决这些问题，珠丝杠螺母的误差及滞后都对机床精度产生影响。为了解决这些问题， 闭环数控系统应运而生。闭环数控系统的位置采样点如图闭环数控系统应运而生。闭环数控系统的位置采样点如图1 1所示，是所示，是 从机床运动部件上直接引出，通过采样运动部件的实际位置进行检测，从机床运动部件上直接引出，通过采样运动部件的实际位置进行检测， 可以消除整个放大和传动环节的误差、间隙和失动，因而具有很高的可以消除整个放大和传动环节的误差、间隙和失动，因而具有很高的 位置控制精度。但是由于位

11、置环内的许多机械传动环节的摩擦特性、位置控制精度。但是由于位置环内的许多机械传动环节的摩擦特性、 刚性和间隙都是非线性的，故很容易造成系统的不稳定，使闭环数控刚性和间隙都是非线性的，故很容易造成系统的不稳定，使闭环数控 系统的设计、安装和调试都相当困难。闭环数控系统主要应用于精度系统的设计、安装和调试都相当困难。闭环数控系统主要应用于精度 要求很高的精镗床、超精车床、超精磨床等。要求很高的精镗床、超精车床、超精磨床等。 车床开、闭环控制车床开、闭环控制 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路

12、主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 4 4、双闭环数控系统、双闭环数控系统 双闭环数控系统双闭环数控系统是半闭环和闭环控制相结合的产物，不仅具有高精度是半闭环和闭环控制相结合的产物，不仅具有高精度 的位置控制功能，而且还具有极高的稳定性和易调试性，其系统组成的位置控制功能，而且还具有极高的稳定性和易调试性，其系统组成 如图如图2 2所示。该系统的特点是，整个系统由内外两个位置环组成，其中所示。该系统的特点是，整个系统由内外两个位置环组成，其中 内部闭环为转角位置闭环，其检测元件为装于电机轴上的光电编码盘，内部闭环为转角位置闭环，其检测元件为装于电机轴上的光电编码盘， 驱动装置

13、为交流伺服系统，由此构成一以电机转角驱动装置为交流伺服系统，由此构成一以电机转角oo为输出，指令转为输出，指令转 角角ii为输入的角度随动系统。外部位置闭环采用光栅、感应同步器等为输入的角度随动系统。外部位置闭环采用光栅、感应同步器等 线位移检测元件直接获得机床工作台的位移信息，并以内环的转角随线位移检测元件直接获得机床工作台的位移信息，并以内环的转角随 动系统为驱动装置驱动工作台运动。该数控系统即有较好的稳定性，动系统为驱动装置驱动工作台运动。该数控系统即有较好的稳定性， 又可达到很高的控制精度，具有广泛的适用范围。又可达到很高的控制精度，具有广泛的适用范围。 车床开、闭环控制车床开、闭环控

14、制 功率(Kw) 0.2 0.75 1 3 5 15 PRONETPRONET 功 能 EDC EDB (EDB (停产停产) ) 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 速度控制速度控制 位置控制位置控制 扭矩控制扭矩控制 控制模式控制模式 根据不同的 控制系统之 需求，在驱 动器中有三 种控制模式 可供选择。 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控

15、制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 控制模式设定 依照不同的控制器来设定控制方式 速度控制速度控制 位置控制位置控制 扭矩控制扭矩控制 位置指令输入方式位置指令输入方式 CW/CCW A/B Phase Pulse/Dir 控制模式控制模式 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 扭矩指令输入范围扭矩指令输入范围 0 10V【正电压正电压CCW扭矩扭矩】 0 额定扭矩额定扭矩 扭矩控制扭矩控制 依据输入电压的

16、大小、达到控制电机 输出扭矩的目的。 控制模式控制模式 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 速度控制速度控制 速度指令输入范围速度指令输入范围 0 10V【正电压正电压CCW回转回转】 0 额定转速额定转速 依据输入电压的大小、达到控制电机 输出转速的目的。 控制模式控制模式 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态

17、制动 再生再生 产品比较产品比较 依据输入的脉冲数目、达到控制电机 定位的目的。 位置控制位置控制 位置指令输入方式位置指令输入方式 CCW/CW 脉冲 A/B相 脉冲 PulseDir 控制模式控制模式 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 位置控制位置控制 CCW/CW 脉冲 CCW CW PULS /PULS SIGN /SIGN 控制模式控制模式 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺

18、服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 位置控制位置控制 CCW CW PULS /PULS SIGN /SIGN A/B相 脉冲 控制模式控制模式 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 位置控制位置控制 CCW CW PULS /PULS SIGN /SIGN PulseDir 控制模式控制模式 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控

19、制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 位置位置 增益增益 电机电机 PGPG 位置位置 给定给定 位置反馈位置反馈 速度速度 给定给定 电流电流 给定给定 PWMPWM 输出输出 速度速度 环环 电流电流 环环 伺服控制环节框图伺服控制环节框图 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 电流环电流环 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应

20、用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 伺服电机在驱动时由于负载的关 系而产生扭矩的缘故，使得流进电机 的电流增大，一旦流进电机的电流过 大时会造成电机烧毁的情形。为防止 此一情形发生，在电机的输出位置加 入电流感测装置，当电机电流超过一 定电流时，切断伺服驱动器以保护电 机。 电流环电流环 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 电流传感器

21、电流传感器 电流传感器CT1和CT2在 电流环中的作用就是感应 通过电机的电流，并且将 它转换为一个模拟电压信 号。然后这个模拟电压信 号经过PWM转换电路到 ASIC。在这里只需要2个 电流传感器，因为CPU能 够根据公式Iu+Iv+Iw=0 计算出W相的电流。 电流环电流环 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 功率晶体管功率晶体管 在电流环中包括6个功率晶体管。 伺服驱动器中使用的是IPM智能 功率模块，内置有6个IGBT及其驱 动

22、电路，另外，还包括过流检测、 过热检测。 电流环电流环 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 CPU CPU比较电流指令和电 流反馈，作为结果的波 形送入放大器，再经过 PWM后将信号送到功 率晶体管。 电流环电流环 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 PWM PWM（脉宽调制）是

23、一种将模拟 信号转换为数字信号的方法。在 模拟信号上加上一个载波频率， 其大小依赖于功率模块的开关次 数。每当模拟信号与载频波形交 叉时，PWM输出就发生一次转换 ，一系列的转换就形成了方波信 号，其表现为模拟信号的平均值 ，相当于该信号的数字形态。 电流环电流环 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 功能图功能图 速度环速度环 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控

24、制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 速度指速度指 令增益令增益 加减加减 速速 PIPI调调 节节 转矩指转矩指 令滤波令滤波 电流电流 环环 电机电机 PGPG 解码测解码测 速电路速电路 PGPG分分 频电路频电路 - 转矩指转矩指 令增益令增益 转矩转矩 限幅限幅 参数限幅参数限幅 PnPn PnPn 外部限幅外部限幅 模拟转矩模拟转矩 模拟量限幅模拟量限幅 转矩前馈转矩前馈 + 模拟速度模拟速度 PAOPAO、PBOPBO、PCOPCO差分输出差分输出 此环节是用来检测电机的旋 转速度是否依照指令旋转，相 对于控制装置所提供之指令， 速

25、度环控制电机的旋转速度。 速度环速度环 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 P/PI控制控制 速度环速度环 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 功能图功能图 电电流流 环环 电电机机 P PG G 速速度度 环环 P P调调 节节 位位置置指指令令 一一次次滤滤波波 电电子子 齿

26、齿轮轮 位位置置指指令令 位位置置 前前馈馈 前前馈馈 滤滤波波 到到位位信信号号 速速度度 偏偏置置 P PG G分分 频频电电路路 P PA AO O、P PB BO O、P PC CO O差差分分输输出出 - + + + + 位置环位置环 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 此环节是用来检测由控制器所输 出位置控制指令之后，伺服电机是 否移动至指令位置。相对于位置指 令值，当检测值过大或过小时，控 制伺服电机移动其误差值的部份，

27、达到定位之目的。 位置环位置环 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 脉冲指令脉冲指令 我们通过Pn004.2选择脉冲指令形态。 位置环位置环 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 平滑功能平滑功能 平滑功能是对脉冲指令 进行加速度/减速度处 理，在以下几种情况下 使用： 1）上位机

28、无加速度/ 减速度功能 2）脉冲指令频率太低 3）电子齿轮比太高（ 超过10/1） 位置环位置环 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 前馈功能前馈功能 前馈功能缩短定位时间 。前馈将使实际运动轮 廓逼近指令运动轮廓。 通常前馈增益 Pn112用来设置前馈数值，设的越高 响应越快，位置偏差越小。该值设置 太高易引起过冲和振荡。 Pn113前馈滤波：平缓位置前馈引起 的机械冲击，可以减小振动，设置太 高会使前馈量滞后较多。 位置环位置环 产

29、品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 主电容充电主电容充电 在主电容充电中， 我们看到一个继电 器，RLY1。使用 这个继电器是出于 安全的目的。它保 护这个电路并且限 制上电时主电容C1 的充电电流。 主回路主回路 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 P-NP-N电压电压 在DB1

30、上的P-N电压是供电电压的有效值，即 右图中P点的电压读数是310V。 V(RMS) = 220V * 1.41 = 310V 主回路主回路 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 动态制动的方法动态制动的方法 通过动态制动使电机突 然停止的方法有两种： 1）通过短接电机U、V 、W相的绕组； 2）将转子能量消耗到 电阻上。 动态制动动态制动 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列

31、 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 动态制动是如何发生的？动态制动是如何发生的？ 第一种情况：双继电器版本的伺服驱动器的 动态制动电路使用一个继电器造成电机绕组 短路，从而使电机紧急停机。当用在大功率 伺服上时这种方法不是很安全。 动态制动动态制动 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 动态制动是如何发生的？动态制动是如何发生的？ 第二种情况：1.5kW以下的伺服驱动器的动态

32、制动电路虽然是通过一个继电器动作的，但 实际上是用一个动态制动电阻消耗电机转子 能量。这种方法使电机有一个较长的减速时 间和平滑的停机。 动态制动动态制动 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 动态制动是如何发生的？动态制动是如何发生的？ 第三种情况：2kW以上的伺服驱动器的动态制 动电路通过一个可控硅代替继电器动作，这是 与1.5kW以下的伺服驱动器唯一不同的地方。 电机转子能量也是消耗在动态制动电阻上。这 种方法也使电机平滑的减速。

33、动态制动动态制动 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 动态制动何时发生？动态制动何时发生？ Servo Off：动态制动打开以保证安全。 Servo On：动态制动关闭。 伺服驱动器进入Servo Off状态，当： 1）S-ON输入信号关闭； 2）超程； 3）伺服报警发生； 4）主电源关闭。 当以上事件发生时，我们能够通过设定参数 Pn004指定电机如何停机。 动态制动动态制动 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用

34、框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 使用可控硅的动态制动使用可控硅的动态制动 2.0kW以上的伺服驱动器都使用了可控硅触发 动态制动，以此替代继电器。但是需要注意的 是，如果控制电源关闭，使用可控硅的伺服驱 动器的动态制动功能也将关闭。而使用继电器 的伺服驱动器，掉电或报警时保持动态制动状 态。 动态制动动态制动 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品

35、比较产品比较 动态制动电阻动态制动电阻 为了使动态制动电路工作， 必须有一些消除电机转子能 量的途径，这就是动态制动 电阻的作用。 这个电阻消耗了电机的能 量，从而使电机快速停止成 为可能。然而，有些伺服驱 动器（如双继电器版本）内 并没有动态制动电阻，那是 因为电机绕组的阻抗已经足 够用于制动了。 动态制动动态制动 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 再生是在电机减速过 程中的一种动作，此 时电机等效为一个发 电机。再生吸收了旋 转负

36、载的动能，并将 它转化为电能，回馈 到驱动器。 再生再生 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 再生两个主要功能： 1）消耗运动负载的惯性能量； 2）快速地对主电容放电 当伺服系统运行在额定转速并且带着允许的最大负载惯量，伺 服驱动器必须吸收停止负载时产生的全部能量而不损坏系统。 如果系统运行在超过额定转速或者带着超过允许的最大负载惯 量，那么必须有外部再生。 再生值依赖三个因素：转矩、减速度和运动周期。这个值通 常在选型软件中计算并且显

37、示为电阻功率。然而，如果需要也 可以手工计算。当再生电路中需要更大的元器件时必须有外部 再生。有时，在一些特殊应用中C1或R1的功率不够大，在这种 情况下，就需要一个外部的电阻或电容作为内部元器件的补充 。 再生再生 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 再生能量的泄放再生能量的泄放 小功率伺服驱动器(200W、400W)，可使用内置电容或外 接电阻吸收。 中功率伺服驱动器（750W到5000W），可使用内置电阻 或外接电阻吸收。 大功率

38、伺服驱动器（7.5KW到22KW），直接接外接电阻 吸收。 再生再生 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 在下面的例子中，假定有200V的电源连接到伺服驱动器， 并参考简单的再生电路示意图。 一个正常的P-N母线电压是283V（200*1.41），当电机开 始减速时，回馈到驱动器的能量开始提升P-N电压，一些 或全部的能量被用于给电容C1充电。 然而，如果母线电压超过380VDC，再生晶体管（TR1）就 会打开，能量就会消耗到电阻R1上

39、，晶体管实际在380VDC 到370VDC循环开关。 带负载的减速将需要几个这样的循环周期。当有再生不足 时，可能会发生过压报警（A13），表示母线电压超过 420VDC，或者发生再生异常报警（A16），表示TR1打开时 间太长（一个内部寄存器专用于记录TR1的开/关时间）。 再生再生 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 时序时序 如果发生了A13和A16报警，我们需要改变再生电阻R1 的阻值。我们需要消耗更多的流过电阻的电流量，因 为

40、V=I*R，我们能够通过使用更小的阻值来增大流过电 阻R1的电流量。增大电阻功率并不是正确的解决问题 的方法，因为流过电阻R1的电流量还是一样的。 当改变了电阻之后，我们需要检查再生电路是否满足 更小阻值的要求。一旦减小了R1的阻值，就增大了流 过它的电流，如果电流增加的太多，有可能超过电阻 的额定功率，仅仅此时需要增大电阻的功率。 再生再生 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 再生的计算再生的计算 电机产生的能量：电机产生的能量： E

41、n=0.5JM(2N/60)2 电容消耗的能量：电容消耗的能量： Ec=0.5C（Vk2-Vr2） 电机绕组消耗的能量：电机绕组消耗的能量： Em= 3JMN(2Ir/60Tr)2*(Ra/td) 负载消耗的能量：负载消耗的能量： EL=0.5TL(2Ntd/60) 因为所有的能量之和必须为因为所有的能量之和必须为0，所以我们能够计，所以我们能够计 算出电阻必须消耗的能量为算出电阻必须消耗的能量为 Er=En-Ec-Em-EL 因此我们可以计算出再生电阻的功率为因此我们可以计算出再生电阻的功率为 Wr=Er/Cycle 再生再生 产品介绍产品介绍 伺服系统伺服系统 概述概述 应用框图应用框图 闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列 控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 再生的计算再生的计算 如果再生电阻的功率超过内部电阻的额定功率 ，我们必须外加一个电阻以弥补这些差额。 正如我们在公式中看到的，电机在停止负载时 产生的能量，负载、电容C1、电机绕组、电阻 R1都参与了能量的消耗。 注意伺服