附录三MSDA043A1A 交流伺服电机驱动器简介1．外部结构和主要接线插座
MSDA043A1A 交流伺服电机驱动器外部结构如图1所示。
图1 MSDA043A1A 交流伺服电机驱动器外部结构1）CN SER/CN NET：变频器与计算机或其它控制器连接接口；
2）CN SIG：编码器连接接口；
3）CN 1/F：各种控制信号输入/输出接口。
2． CN 1/F接口常用控制信号接线端子的功能。
CN 1/F接口常用控制信号接线端子的功能如表1所示
表1 : 常用控制信号接线端子的功能
端子号符号信号名称功能
7COM+外接电压正
输入给变频器提供直流24V或12V工作电压
41COM-外接电压负
输入
29SRV-ON伺服使能输
入此端与COM-接通后，变频器允许工作
8CWL正向脉冲禁
止输入当此端与COM-断开时，正向脉冲输出信号被禁止
9CCWL反向脉冲禁
止输入当此端与COM-断开时，反向脉冲输出信号被禁止
3PULS1指令脉冲输
入1）当使用双脉冲输出方式时，PULS为正脉冲输出端，而
SIGN为负脉冲输出端；2）当使用单脉冲输出方式时，PULS为脉冲输出端，而
SIGN为方向输出端。
4PULS2
5SIGN1指令符号输
入
6SIGN2
37ALM+伺服故障输
出端当控制器出现故障时，此输出断开。
36ALM-
35S-RDY+伺服准备好当主电源接通且没有故障时，此
输出端接通。
34S-RDY-
31A-CLR故障复位当此端与COM-接通时，故障被
清除。
3．前面板
可以利用前面板作监视器、参数设定、EEPROM写入器、自动增益调整和其它辅助功能。MSDA043A1A 交流伺服电机驱动器操作面板如图2所示。
图2 操作板结构
操作面板各部分的功能如表2所示。
表2 : 操作面板的功能
部件功能
数码管显示设定功能时的数据和参数号等
MODE（模式）键切换监视器模式、参数设定模式、EEPROM写
入器模式、自动增益调整模式和辅助功能模式SET（设置）键切换模式显示和执行显示。
< (左)键切换和改变数位
∧（上）键改变设定数据。按此键增加数值
∨（下）键改变设定数据。按此键减少数值
4．位置控制模式需设定的主要参数
参数号参数名称说明
Pr02控制模式选择控制器有速度控制、位置控制两种模式
0——位置控制模式，1—— 速度控制模
式；
Pr04驱动禁止输入无
效0——驱动禁止输入有效；1——驱动禁止输入无效
Pr42指令脉冲输入方
式选择0——单脉冲输入方式；1——双脉冲输入方式
Pr43指令脉冲禁止输
入无效1——使指令脉冲可以输入，电动机可以运转。
电子课程设计 课题：伺服电机前端驱动器 指导老师：徐同一 班级： 08级集成 学号： 200800120030 姓名：董贇
伺服电机 伺服电机是一种传统的电机，又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。它是自动装置的执行元件。伺服电机的最大特点是可控。在有控制信号时，伺服电机就转动，且转速大小正比于控制电压的大小。去掉控制电压后，伺服电机就立即停止转动。 报告内容 一．电源 Q12和Q3采用集成稳压器7812和7805。用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压。 将外加21V输入供电电压经7812和7805后得到12V和5V电压，以给电路各部分提供工作电压，且以黄灯指示电路正常工作与否输入的9管脚为外接输入供电电压21V，经7812后得到12V电压，12V电压经7805后得到5V电压，且在7805的输出端接有LED指示灯（串联电阻R33以控制流过LED灯的电流，保护发光管），R32用于分压，防止7805过热损坏。MG11019是达林顿复合管，用于过流保护，R1，R2，R3构成电源电流取样电路，电源电流过大会使Q1导通。ZR1，
ZR2时压敏电阻，用于过压保护，防止电路故障时损坏后级电路，压敏电阻并联在交流侧电路中主要是起“限制电压超高”作用；当电源部分正常工作即7805正常输出5V电压时，黄灯点亮，若黄灯不亮则证明电源部分没有正常工作。在三极管升压电路中有一端是overcurrent，检测该点是否过流，有过流保护作用，5V电压经插座的1管脚和8管脚输出，5V和12V在2901、2902的电路中做供电电压，12V还作为芯片MC33030的供电电压接11脚。 二．H桥电路 H桥驱动电路 图1中所示为一个典型的直流电机控制电路。电路得名于“H桥驱动电路” 是因为它的形状酷似字母H。4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H 中的横杠。如图所示，H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。 图1 H桥驱动电路 要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。例如，如图2所示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动（电机周围的箭头指示为顺时针方向）。
伺服电机的驱动器和电机的变频器有什么区别和联系 通常情况下,是不会这样作的,因为如果伺服电机在有自身驱动的时候,应该属于独立的系统,再连接变频器不能达到直接驱动的目的。 但是如果伺服控制器和变频器具备通信接口,同时需要达到同步或其他通信功能,可以如此连接,前提条件是变频器和伺服控制器具备强大的通讯功能或可编程功能,日系产品没有见过如此使用,欧美部分产品可以实现这样的配置。 另外一种情况是伺服控制器和变频器都作为上位控制的从站,实际是总线控制, 和你的描述有本质的区别。 PLC给出的控制信号可以直接送到伺服电机的驱动 伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。变频是伺服控制的一个必须的内部环节,伺服驱动器中同样存在变频(要进行无级调速。但伺服将电流环速度环或者位置环都闭合进行控制,这是很大的区别。除此外,伺服电机的构造与普通电机是有区别的,要满足快速响应和准确定位。现在市面上流通的交流伺服电机多为永磁同步交流伺服,但这种电机受工艺限制,很难做到很大的功率,十几KW 以上的同步伺服价格及其昂贵,这样在现场应用允许的情况下多采用交流异步伺服,这时很多驱动器就是高端变频器,带编码器反馈闭环控制。所谓伺服就是要满足准确、精确、快速定位,只要满足就不存在伺服变频之争。 一、两者的共同点: 交流伺服的技术本身就是借鉴并应用了变频的技术,在直流电机的伺服控制的基础上通过变频的PWM方式模仿直流电机的控制方式来实现的,也就是说交流伺服电机必然有变频的这一环节:变频就是将工频的50、60HZ的交流电先整流成直流电,然后通过可控制门极的各类晶体管(IGBT,IGCT等通过载波频率和PWM 调节逆变为频率可调的波形类似于正余弦的脉动电,由于频率可调,所以交流电机的速度就可调了(n=60f/p ,n转速,f频率, p极对数
目录 直流(DC与交流(AC伺服电机及驱动 (1 1.直流(DC伺服电机及其驱动 (1 (1直流伺服电机的特性及选用 (1 (2直流伺服电机与驱动 (2 (3PWM直流调速驱动系统原理 (3 2.交流(AC伺服电机及其驱动 (4 直流(DC与交流(AC伺服电机及驱动 1.直流(DC伺服电机及其驱动 (1直流伺服电机的特性及选用 直流伺服电机通过电刷和换向器产生的整流作用,使磁场磁动势和电枢电流磁动势正交,从而产生转矩。其电枢大多为永久磁铁。 直流伺服电机具有较高的响应速度、精度和频率,优良的控制特性等优点。但由于使用电刷和换向器,故寿命较低,需要定期维修。 20世纪60年代研制出了小惯量直流伺服电机,其电枢无槽,绕组直接粘接固定在电枢铁心上,因而转动惯量小、反应灵敏、动态特性好,适用于高速且负载惯量较小的场合,否则需根据其具体的惯量比设置精密齿轮副才能与负载惯量匹配,增加了成本。 直流印刷电枢电动机是一种盘形伺服电机,电枢由导电板的切口成形,导体的线圈端部起换向器作用,这种空心式高性能伺服电机大多用于工业机器人、小型NC 机床及线切割机床上。
宽调速直流伺服电机的结构特点是励磁便于调整,易于安排补偿绕组和换向极,电动机的换向性能得到改善,成本低,可以在较宽的速度范围内得到恒转速特性。永久磁铁的宽调速直流伺服电机的结构如下图所示。有不带制动器a和带制动器b两种结构。 电动机定子(磁钢1采用矫顽力高、不易去磁的永磁材料(如铁氧体永久磁铁、转子(电枢2直径大并且有槽,因而热容量大,结构上又采用了通常凸极式和隐极式永磁电动机磁路的组合,提高了电动机气隙磁通密度。同时,在电动机尾部装有高精密低纹波的测速发电机,并可加装光电编码器或旋转变压器及制动器,为速度环提供了较高的增量,能获得优良的低速刚度和动态性能。 日本发那科(FANUC公司生产的用于工业机器人、CNC机床、加工中心(MC 的L系列(低惯量系列、M系列(中惯量系列和H系列(大惯量系列直流伺服电机。其中L系列适合于频繁启动、制动场合应用,M系列是在H系列的基础上发展起来的,其惯量较H系列小,适合于晶体管脉宽调制(PWM驱动,因而提高了整个伺服系统的频率响应。而H系列是大惯量控制用电动机,它有较大的输出功率,采用六相全波
感谢您使用本产品，本使用操作手册提供LCDA系列伺服驱动器的相关信息。内容包括： ●伺服驱动器和伺服电机的安装与检查 ●伺服驱动器的组成说明 ●试运行操作的步骤 ●伺服驱动器的控制功能介绍与调整方法 ●所有参数说明 ●通讯协议说明 ●检测与保养 ●异常排除 ●应用例解说 本使用操作手册适合下列使用者参考： ●伺服系统设计者 ●安装或配线人员 ●试运行调机人员 ●维护或检查人员 在使用前，请您仔细详读本手册以确保使用上的正确。此外，请将它妥善保存在安全的地点以便随时查阅。下列在您尚未读完本手册时，务必遵守事项： ●安装的环境必须没有水气，腐蚀性气体或可燃性气体。 ●接线时，禁止将三相电源接至马达U、V、W的连接器，因为一旦接错 时将损坏伺服驱动器。 ●接地工程必须确实实施。 ●在通电时，请勿拆解驱动器、马达或更改配线。 ●在通电动作前，请确定紧急停机装置是否随时开启。 ●在通电动作时，请勿接触散热片，以免烫伤。 如果您在使用上仍有问题，请洽询经销商或者本公司客服中心。
安全注意事项 LCDA 系列为一开放型（Open Type ）伺服驱动器，操作时须安装于遮蔽式的控制箱内。本驱动器利用精密的回授控制与结合高速运算能力的数字信号处理器（Digital Signal Processor,DSP ）,控制IGBT 产生精确的电流输出，用来驱动三相永磁式同步交流伺服马达（PMSM ）达到精准定位。 LCDA 系列可使用于工业应用场合上，且建议安装于使用手册中的配线（电）箱环境（驱动器、线材与电机都必须安装于符合环境等级的安装环境最低要求规格）。 在按收检验、安装、配线、操作、维护与检查时，应随时注意以下安全注意事项。 标志[危险]、[警告]与[禁止]代表的含义： ? 意指可能潜藏危险，若未遵守要求可能会对人员造成严 重伤或致命 ? 意指可能潜藏危险，若未遵守可能会对人员造成中度的 伤害，或导致产品严重损坏，甚至故障 ? 意指绝对禁止的行动，若未遵守可能会导致产品损坏， 或甚至故障而无法使用
伺服电机的工作原理图 伺服电机工作原理——伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W 三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。 1、永磁交流伺服系统具有以下等优点： （1）电动机无电刷和换向器，工作可靠，维护和保养简单； （2）定子绕组散热快； (3)惯量小，易提高系统的快速性； （4）适应于高速大力矩工作状态； （5）相同功率下，体积和重量较小，广泛的应用于机床、机械设备、搬运机构、印刷设备、装配机器人、加工机械、高速卷绕机、纺织机械等场合，满足了传动领域的发展需求。 永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模式混合式的发展后，目前已经进入了全数字的时代。全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等确定，还充分发挥了数字控制在控制精度上的优势和控制方法的灵活，使伺服驱动器不仅结构简单，而且性能更加的可靠。现在，高性能的伺服系统，大多数采用永磁交流伺服系统其中包括永磁同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。伺服驱动器有两部分组成：驱动器硬件和控制算法。控制算法是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一，是国外交流伺服技术封锁的主要部分，也是在技术垄断的核心。 2、交流永磁伺服系统的基本结构 交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成，其结构组成如图1所示。其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。我们的交流永磁同步驱动器其集先进的控制技术和控制策略为一体，使其非常适用于高精度、高性能要求的伺服驱动领域，还体现了强大的智能化、柔性化是传统的驱动系统所不可比拟的。 目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，其优点是可以实现比较复杂的控制算法，事项数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。
交流伺服电机与运动控制卡的接口实验 一、实验目的 1.认知富士交流伺服电机及驱动器的硬件接口电路 2.认知MPC2810运动控制卡的硬件接口 3.掌握驱动器与MPC2810运动控制卡的硬件连接 二、实验器材 MPC2810运动控制卡、富士交流伺服电机及驱动器，数控实验台II,若干导线，万用表 三、实验内容及步骤 有关富士交流伺服电机及驱动器的详细信息参见《富士AC 伺服系统FALDIC-W 系列用户手册》，有关MPC2810运动控制卡的详细信息参见《MPC2810运动控制器用户手册》。 一）、MPC2810运动控制器相关简介 MPC2810运动控制器是乐创自动化技术有限公司自主研发生产的基于PC的运动控制器，单张卡可控制4轴的步进电机或数字式伺服电机。通过多卡共用可支持多于4轴的运动控制系统的开发。 MPC2810运动控制器以IBM-PC及其兼容机为主机，基于PCI总线的步进电机或数字式伺服电机的上位控制单元。它与PC机构成主从式控制结构：PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作（例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、控制指令的发送、外部信号的监控等等）；运动控制器完成运动控制的所有细节（包括直线和圆弧插补、脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等）。 MPC2810运动控制器配备了功能强大、内容丰富的Windows动态链接库，可方便地开发出各种运动控制系统。对当前流行的编程开发工具，如Visual Basic6.0，Visual C++6.0提供了开发用Lib库及头文件和模块声名文件，可方便地链接动态链接库，其他32位Windows开发工具如Delphi、C++Builder等也很容易使用MPC2810函数库。另外，支持标准Windows动态链接库调用的组态软件也可以使用MPC2810运动控制器。 MPC2810运动控制器广泛适用于：激光加工设备；数控机床、加工中心、机器人等；X-Y-Z控制台；绘图仪、雕刻机、印刷机械；送料装置、云台；打标机、绕线机；医疗设备；包装机械、纺织机
第一章概述 1.1 产品简介： 交流伺服技术自九十年代初发展至今，技术日臻成熟，性能不断提高，现已广泛应用于数控机床、印刷馐机械、纺织机械、自动化生产线等自动化领域。 DDA98交流伺服系统系国产第一代全数字交流伺服系统，采用国际最新数字信号处理DSP）、大规模可编程门阵列（CPLD）和MISUBISHI智能化功率模块（IPM），集成度高、体积小、保护完善、可靠性好、彩最何必PID算法完成PWM控制，性能已达到国外同类产品的水平。 与步进系统相比，DA98交流伺服系统具有以下优点 ●避免失步现象 伺服电机自带编码器，位置信号反馈至伺服 驱动器，与开环位置控制器一起构成半闭环 控制系统。 ●宽速比、恒转矩 调速比为1：5000，从低速到高速都具有稳 定的转矩特性。 ●高速度、高精度 伺服电机最高转速可达3000rpm，回转定位 精度1/10000r。 〖注〗不同型号伺服电机最高转速不同。 ●控制简单、灵活 通过修改参数可对伺服系统的工作方式、运 行特性作出适当的设置，以适应不同的要求。
1.2 到货检查 1）收货后，必须进行以下检查： （1） 包装箱是否完好，货物是否因运输受损？ （2） 核对伺服驱动器和伺服电机铭牌，收到货物是否确系所订货物？ （3） 核对装箱单，附件是否齐全？ 2）型号意义： （1） 伺服驱动器型号 （示出华中理工大学电机厂STZ 系列） ※1 (04、06……23)对应0.4~2.3KW ※2 ※1：可选配其它国产、进口伺服电机，需订货。驱动器缺省参数仅适配STZ 系列伺服电机， 选配其它伺服电机时，出厂参数已备份在EEPROM 区。恢复出厂参数时应执行恢复备份，不可执行恢复缺省参数操作。 ※2：中小功率（小于等于1.5KW ）为标准配置，中功率（大于1.5KW 、小于等于2.3KW ）采用 加厚散热器。 〖注〗产品出厂时,上面填写框已按产品型号填写好,请用户与产品铭牌核对。 （2） 伺服电机型号 DA98交流伺服驱动器可与国内外多款伺服电机配套，由用户订货时选择。本手册按华中电机厂生产的伺服电机进行描述，其它型号伺服电机有关资料随伺服电机提供。 光电编码器反馈 电机工作电压H ：300V L ：200V 额定转速级别 1：低速（1500/2000rpm ） 2：高速（2500/3000rpm ） 零速转矩2、4、5、6、7.5、10…N.m 正弦波驱动伺服电机 电机外径 110：110×110mm 130：130×130mm
运动控制系统 哈尔滨理工大学自动化学院主讲教师：许家忠
伺服电机及其驱动技术
伺服系统的发展 （1）直流伺服系统 ?伺服系统的发展经历了由液压到电气的过程。电 气伺服系统根据所驱动的电机类型分为直流（DC）伺服系统和交流（AC）伺服系统。50年代，无刷电机和直流电机实现了产品化，并在计算机外围 设备和机械设备上获得了广泛的应用。70年代则 是直流伺服电机的应用最为广泛的时代。 3
（2）交流伺服系统 ?从70年代后期到80年代初期，随着微处理器技术、大功率高性能半导体功率器件技术和电机永磁材料制造工艺的发展及其性能价格比的日益提高，交流伺服技术—交流伺服电机和交流伺服控制系统逐渐成为主导产品。交流伺服驱动技术已经成为工业领域实现自动化的基础技术之一，并将逐渐取代直流伺服系统。 4
（2）交流伺服系统 ?交流伺服系统按其采用的驱动电动机的类型来分，主要有两大类:永磁同步（SM型）电动机交流伺服系统和感应式异步（IM型）电动机交流伺服系统。其中，永磁同步电动机交流伺服系统在技术上已趋于完全成熟，具备了十分优良的低速性能，并可实现弱磁高速控制，拓宽了系统的调速范围，适应了高性能伺服驱动的要求。并且随着永磁材料性能的大幅度提高和价格的降低，其在工业生产自动化领域中的应用将越来越广泛，目前已成为交流伺服系统的主流。感应式异步电动机交流伺服系统由于感应式异步电动机结构坚固，制造容易，价格低廉，因而具有很好的发展前景，代表了将来伺服技术的方向。但由于该系统采用矢量变换控制，相对永磁同步电动机伺服系统来说控制比较复杂，而且电机低速运行时还存在着效率低，发热严重等有待克服的技术问题，目前并未得到普遍应用。 5
永磁同步伺服电机(PMSM) 驱动器设计原理 周瑞华周瑞华先生，中达电通股份有限公司应用工程师。 关键词：PMSM 整流功率驱动单元控制单元 永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模拟数字混合式的发展后，目前已经进入了全数字的时代。全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等缺点，还充分发挥了数字控制在控制精度上的优势和控制方法的灵活，使伺服驱动器不仅结构简单，而且性能更加可靠。现在，高性能的伺服系统大多数采用永磁交流伺服系统，其中包括永磁同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。后者由两部分组成：驱动器硬件和控制算法。控制算法是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一，是国外交流伺服技术封锁的主要部分，也是技术垄断的核心。 一交流永磁伺服系统的基本结构 交流永磁伺服系统主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通信接口单元、伺服电机及相应的反馈检测器件组成。 其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等。我们的交流永磁同步驱动器集先进的控制技术和控制策略为一体，使其非常适用于高精度、高性能要求的伺服驱动领域，还体现了强大的智能化、柔性化，是传统的驱动系统所 不可比拟的。 目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心，其优点是可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块(IPM)为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软起动电路,以减小起动过程对驱动器的冲击。 伺服驱动器大体可以划分为功能比较独立的两个模块，如图1所示。功率板(驱动板)是强电部分其中包括两个单元，一是功率驱动单元用于电机的驱动，二是开关电源单元为整个系统提供数字和模拟电源；控制板是弱电部分，是电机的控制核心也是伺服驱动器技术核心，控制算法的运行载体。控制板通过相应的算法输出PWM信号，作为驱动电路的驱动信号，来改变逆变器的输出功率，以达到控制三相永磁式同步交流伺服电机的目的。
伺服电机和伺服驱动器的使用介绍 一、伺服电机? 伺服驱动器的控制原理 伺服电机和伺服驱动器是一个有机的整体，伺服电动机的运行性能是电动机及其驱动器二者配合所反映的综合效果。 1、永磁式同步伺服电动机的基本结构 图1为一台8极的永磁式同步伺服电动机结构截面图，其定子为硅钢片叠成的铁芯和三相绕组，转子是由高矫顽力稀土磁性材料（例如钕铁錋）制成的磁极。为了检测转子磁极的位置，在电动机非负载端的端盖外面还安装上光电编码器。驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。 图1 永磁式同步伺服电动机的结构 图2 所示为一个两极的永磁式同步电机工作示意图，当定子绕组通上交流电源后，就产生一旋转磁场，在图中以一对旋转磁极N、S表示。当定子磁场以同步速n1逆时针方向旋转时，根据异性相吸的原理，定子旋转磁极就吸引转子磁极，带动转子一起旋转，转子的旋转速度与定子磁场的旋转速度（同步转速n1）相等。当电机转子上的负载转矩增大时，定、转子磁极轴线间的夹角θ就相应增大，导致穿过各定子绕组平面法线方向的磁通量减少，定子绕组感应电动势随之减小，而使定子电流增大，直到恢复电源电压与定子绕组感应电动势的平衡。这时电磁转矩也相应增大，最后达到新的稳定状态，定、转子磁极轴线间的夹角θ称为功率角。虽然夹角θ会随负载的变化而改变，但只要负载不超过某一极限，转子就始终跟着定子旋转磁场以同步转速n1转动，即转子的转速为： （1-1）
图 2 永磁同步电动机的工作原理 电磁转矩与定子电流大小的关系并不是一个线性关系。事实上，只有定子旋转磁极对转子磁极的切向吸力才能产生带动转子旋转的电磁力矩。因此，可把定子电流所产生的磁势分解为两个方向的分量，沿着转子磁极方向的为直轴（或称d轴）分量，与转子磁极方向正交的为交轴（或称q轴）分量。显然，只有q轴分量才能产生电磁转矩。 由此可见，不能简单地通过调节定子电流来控制电磁转矩，而是要根据定、转子磁极轴线间的夹角θ确定定子电流磁势的q轴和d轴分量的方向和幅值，进而分别对q 轴分量和d轴分量加以控制，才能实现电磁转矩的控制。这种按励磁磁场方向对定子电流磁势定向再行控制的方法称为“磁场定向”的矢量控制。 2、位置控制模式下的伺服系统是一个三闭环控制系统，两个内环分别是电流环和速度环。 图 3 ? 稳态误差接近为零； ? 动态：在偏差信号作用下驱动电机加速或减速。
SEAMADE 交流伺服电机与伺服驱动器 ●简介 交流伺服技术自八十年代初发展至今,技术日臻成就,性能不断提高,现已广泛应用于数控机床、印刷包装机械、纺织机械、自动化生产等自动化领域。 ●特点 电机：选用高工作温度，高磁能积优质的永磁材料制作，使用优化的电磁参数设计，电机长期运行仍保持优良的工作状态；用正弦波电流驱动，低速特性好；电机惯量适中，满足各种场合应用；IP65的防护等级，特别适用于工业环境。 驱动器：SDXXX 系列交流伺服是本公司研发的新一代交流伺服驱动器，主要采用最新的IRMCK201作为核心运算单元，并采用了复杂可编程器件EPLD及三菱智能功率模块，具有集成度高，体积小，响应速度快，保护完善，可靠性高等一系列优点。伺服电机自带编码器，位置信号反馈至伺服驱动器，与开环位置控制器一起构成半闭环控制系统。调速比为1：5000，从低速到高速都具有转矩特性。通过修改参数可对伺服系统的工作方式、运行特性作出适当的设置，以适应不同的要求。改进的空间矢量控制算法，比普通的SPWM产生的力矩更大，噪音更小。高达3倍的过载能力，带负载能力强。完善的保护功能：过流，过压，过热和编码器故障。监视功能允许15个参数状态，包括位置误差，电机转速、反馈脉冲、指令脉冲、电机电流等。高适应性，能够适应高速高精度电机，可以配套2-8磁极，200-6000线编码器的各型号电机。 ST系列交流伺服电机型号编号说明 110 ST -M 050 30 L F B Z 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1: 表示电机外径,单位:mm。 2：表示电机是正弦波驱动的永磁同步交流伺服电机。 3：表示电机安装的反馈元件，M—光电编码器，X—旋转变压器。 4：表示电机零速转矩，其值为三位数×0.1，单位：Nm。 5：表示电机额定转速，其值为二位数×100，单位：rpm。 6：表示电机适配的驱动器工作电压，L—AC220V，H—AC380V。 7：表示反馈元件的规格，F—复合式增量光电编码器（2500 C/T），R—1对极旋转变压器。8：表示电机类型，B—基本型。 9：表示电机安装了失电制动器。 SD系列交流伺服驱动器型号编号说明 SD 30 MN 1 2 3 1：表示采用空间矢量调制方式（SVPWM）的交流伺服驱动器 2：表示IPM模块的额定电流（15/20/30/50/75A） 3：表示功能代码（M：数字量与模拟量兼容）
交流伺服电机驱动器使用说明书 1 ?特点 16位CPU+32位DSP三环（位置、速度、电流）全数字化控制脉冲序列、速度、转矩 多种指令及其组合控制 转速、转矩实时动态显示 完善的自诊断保护功能，免维护型产品交流同步全封闭伺服电机适应各种恶劣环境体 积小、重量轻 2 ?指标 输入电源三相200V -10%?+15% 50/60HZ 控制方法IGBT PWM（正弦波） 反馈增量式编码器（2500P/r ） 控制输入伺服-ON报警清除CW、CCW驱动、静止 指令输入输入电压土10V 控制电源DC12?24V 最大200mA 保护功能OU LU OS OL OH REG OC ST CPU 错误，DSP错误，系统错误 通讯RS232C 频率特性200Hz或更高（Jm=Jc时）体积L250 X W85 X H205 重量3.8Kg 3?原理 见米纳斯驱动器方框图（图1）和控制方框图（图2） 4?接线 4.1主回路 卸下盖板坚固螺丝；取下端子盖板。用足够线经和连接器尺寸作连接，导线应采用额定温度600C以上的铜体线，装上端子盖板，拧紧盖板螺丝。螺丝拧紧力矩大于 1.2Nm M4或 2.0 Nm M5时才可能损坏端子，接地线径为2.0mn i 具体见接线图3 4.2CN SIG 连接器［ 具体见接线图4 驱动器和电机之间的电缆长度最大20M 这些线至少要离开主电路接线30cm,不要让这些线与电源进线走一线槽； 或让它们捆扎在一起 线经0.18mm2或以上屏蔽双绞线，有足够的耐弯曲力 屏蔽驱动器侧的屏蔽应连接到CN.SIG连接器的20脚，电机侧应连接到J 脚 若电缆长于10M,则编码器电源线+5V、0V应接双线 4.3CN I/F 连接 控制器等周边设备与驱动器之间距离最大为3M 这些线至少和主电路接线相隔30cm ,不要让这些线与电源进线走同一线槽 或和它们捆扎在一起 COM和COM之间的控制电源（V DC）由用户供给 控制信号输出端子可以接受最大24V或50mA不要施加超过此限位的电压 和电流 若用控制信号直接使继电器动作要象左图所示那样，并联一只二极管到继电 器。不接二极管或接错了二极管的极性，都将可能损坏驱动器 机身接地点（FG）要接到驱动器的一个接地端子具体见接线图5 5.参数
交流伺服电机的工作原理 伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。 4. 什么是伺服电机？有几种类型？工作特点是什么？ 答：伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降， 请问交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上有什么区别？ 答：交流伺服要好一些，因为是正弦波控制，转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单，便宜。 永磁交流伺服电动机 20世纪80年代以来，随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展，永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展，各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向，使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。90年代以后，世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较，主要优点有： ⑴无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。 ⑵定子绕组散热比较方便。 ⑶惯量小，易于提高系统的快速性。 ⑷适应于高速大力矩工作状态。 ⑸同功率下有较小的体积和重量。 自从德国MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年汉诺威贸易博览会上正式推出MAC永磁交流伺服电动机和驱动系统，这标志着此种新一代交流伺服技术已进入实用化阶段。到20世纪80年代中后期，各公司都已有完整的系列产品。整个伺服装置市场都转向了交流系统。早期的模拟系统在诸如零漂、抗干扰、可靠性、精度和柔性等方面存在不足，尚不能完全满足运动控制的要求，近年来随着微处理器、新型数字信号处理器（DSP 到目前为止，高性能的电伺服系统大多采用永磁同步型交流伺服电动机，控制驱动器多采用快速、准确定位的全数字位置伺服系统。典型生产厂家如德国西门子、美国科尔摩根和日本松下及安川等公司。 日本安川电机制作所推出的小型交流伺服电动机和驱动器，其中D系列适用于数控机床（最高转速为1000 r/min，力矩为0.25～2.8N.m），R系列适用于机器人（最高转速为3000r/min，力矩为0.016～0.16N.m）。之后又推出M、F、S、H、C、G 六个系列。20世纪90年代先后推出了新的D系列和R系列。由旧系列矩形波驱动、8051单片机控制改为正弦波驱动、80C、154CPU和门阵列芯片控制，力矩波动由24％降低到7％，并提高了可靠性。这样，只用了几年时间形成了八个系列（功率范围为0.05～6kW）较完整的体系，满足
伺服电机驱动器的广泛应用 瑞默生智能伺服电机驱动器以其优越的性能可广泛的应用于对位置、速度和力矩的精度要求较高的场合，比如：数控设备、电动门、印刷机械、包装机、贴片机、点胶机、ATM取款机、自动化生产线、医疗设备。一、稳定可靠无 故障应用领域：移动机器人：应用专用驱动器，依照指定路线，自行调整设备运动。不必使用多轴控制模块，驱动器即可调整转向实现自动补偿。可应用在各种需要移动货物的环境，尤其适合于汽车、包装、航空航天和医疗领域。激光雷达、无线电侦测及目标跟踪：微型驱动器系列，可安装于设备中几乎任何位置；结构紧凑，要求布线少；具有支持通讯、精确运动控制回路、输入反馈与可编程性。适用温、湿度差异环境中，因为可广泛应用在对于环境需求较高的领域。机械手：同时使用不同类型驱动器，并与多轴运动控制器结合在一起，组成机械手。根据定义，实现快速、精准、平滑的组合运动；保证低故障率以及连续长时间工作。可广泛应用于高精度机械加工、生产制造的无人生产环境中。二、功能描述：瑞默生智能伺服电机驱动器不但具有伺服电机驱动器的所有功能而且具备完整的PLC运动控制的功能，通过简单的配置即可实现机器上电回原点、梯形（圆弧）曲线运动控制、PVT曲线运动控制、外部中断响应等功能；此外驱动器提供丰富的外部IO接口方便用户实现左右限位开关、伺服 使能、刹车、回零、开关输入输出、模拟量输入等机器功能。和一般的驱动器相比，瑞默生智能伺服电机驱动器具备以下四大突出特点：1、兼容性好：智 能伺服电机驱动器不仅可以实现对高精度的交流伺服电机的控制，同时可以支持：直流伺服、无刷伺服、步进伺服、直线电机、音圈电机、力矩电机等电机。电机的编码器可以选择旋变、增量式编码器、磁编码器、正余弦编码器、线性霍尔、光栅尺等类型，方便用户的伺服电机适应各种强震动、高低温等恶劣环
目录 一、伺服驱动概述 (1) 二、本产品特性 (2) 三、电路原理图及PCB版图 (4) 四、电路功能模块分析 (4) 五、焊接（附元件清单） (14)
一．伺服驱动概述 1. 伺服电机的概念 伺服电机是在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，作为一种执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机是可以连续旋转的电－机械转换器，直流伺服电机的输出转速与输入电压成正比，并能实现正反向速度控制。 2.伺服电机分类 普通直流伺服电动机 直流伺服电机低惯量直流伺服电动机 直流力矩电动机 3. 控制系统对伺服电动机的基本要求 宽广的调速范围 机械特性和调节特性均为线性 无“自转”现象 快速响应 控制功率小、重量轻、体积小等。 4. 直流伺服电机的基本特性 （1）机械特性在输入的电枢电压Ua保持不变时，电机的转速n随电磁转矩M变化而变化的规律，称直流电机的机械特性 （2）调节特性直流电机在一定的电磁转矩M（或负载转矩）下电机的稳态转速n随电枢的控制电压Ua变化而变化的规律，被称为直流电机的调节特性 （3）动态特性从原来的稳定状态到新的稳定状态，存在一个过渡过程，这就是直流电机的动态特性。 5. 直流伺服电机的驱动原理 伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm 直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。无刷直流伺服电机电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护不存在碳刷损耗的情况，效率很高，运行温度低噪音小，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境
伺服驱动器的工作原 理
伺服驱动器的工作原理 随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用全数字式交流伺服电机作为执行电动机。在控制方式上用脉冲串和方向信号实现。 一般伺服都有三种控制方式：速度控制方式，转矩控制方式，位置控制方式。 速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控制是通过发脉冲来控制的。具体采用什么控制方式要根据客户的要求，满足何种运动功能来选择。 如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。 如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模式不太方便，用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好的死循环控制功能，用速度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高，或者，基本没有实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。 对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。那么如果控制器本身的运算速度很慢（比如PLC，或低端运动控制器），就用位置方式控制。如果控制器运算速度比较快，可以
用速度方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器的工作量，提高效率（比如大部分中高端运动控制器）；如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，这一般只是高端专用控制器才能这么干，而且，这时完全不需要使用伺服电机。 换一种说法是： 1、转矩控制：转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为例如10V对应5Nm的话，当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转，外部负载等于2.5Nm时电机不转，大于2.5Nm时电机反转（通常在有重力负载情况下产生）。可以通过实时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。 2、位置控制：位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。应用领域如数控机床、印刷机械等等。
第一章 概述 1.1 产品简介： 交流伺服技术自九十年代初发展至今，技术日臻成熟，性能不断提高，现已广泛应用于数控机床、印刷馐机械、纺织机械、自动化生产线等自动化领域。 DDA98交流伺服系统系国产第一代全数字交流伺服系统，采用国际最新数字信号处理DSP ）、大规模可编程门阵列（CPLD ）和MISUBISHI 智能化功率模块（IPM ），集成度高、体积小、保护完善、可靠性好、彩最何必PID 算法完成PWM 控制，性能已达到国外同类产品的水平。 与步进系统相比，DA98交流伺服系统具有以下优点 ● 避免失步现象 伺服电机自带编码器，位置信号反馈至伺服 驱动器，与开环位置控制器一起构成半闭环 控制系统。 ● 宽速比、恒转矩 调速比为1：5000，从低速到高速都具有稳 定的转矩特性。 ● 高速度、高精度 伺服电机最高转速可达3000rpm ， 回转定位 精度1/10000r 。 〖注〗不同型号伺服电机最高转速不同。 ● 控制简单、灵活 通过修改参数可对伺服系统的工作方式、运 行特性作出适当的设置，以适应不同的要求。 1.2 到货检查 1）收货后，必须进行以下检查： （1） 包装箱是否完好，货物是否因运输受损？ （2） 核对伺服驱动器和伺服电机铭牌，收到货物是否确系所订货物？ （3） 核对装箱单，附件是否齐全？ 2）型号意义： （1） 伺服驱动器型号 DA98
适配伺服电机型号（示出华中理工大学电机厂STZ 系列） ※1 输出功率：两位数字(04、06……23)对应0.4~2.3KW ※2 系列代号 ※1：可选配其它国产、进口伺服电机，需订货。驱动器缺省参数仅适配STZ 系列伺服电机， 选配其它伺服电机时，出厂参数已备份在EEPROM 区。恢复出厂参数时应执行恢复备份，不可执行恢复缺省参数操作。 ※2：中小功率（小于等于1.5KW ）为标准配置，中功率（大于1.5KW 、小于等于2.3KW ）采用加 厚散热器。 〖注〗产品出厂时,上面填写框已按产品型号填写好,请用户与产品铭牌核对。 （2） 伺服电机型号 DA98交流伺服驱动器可与国内外多款伺服电机配套，由用户订货时选择。本手册按华中电机厂生产的伺服电机进行描述，其它型号伺服电机有关资料随伺服电机提供。 STZ —— HM 3（1DA98伺服驱动器标准附件安装使用手册（本书）1本 安装支架2个 ×8沉头螺钉 4个 插头（DB25孔） 1套 （注1） 插头（DB25针） 1套 （注2） 〖注1〗 配套我厂位置控制器时，与信号电缆（3）米配套提供。 〖注2〗 我厂提供伺服电机时，用户可选择反馈电缆（3米）配套提供。 （2）伺服电机标准附件按伺服电机说明书提供 1.3 产品外观 1） 伺服驱动器外观 2） 伺服电机外观 第二章 安装 光电编码器反馈 电机工作电压H ：300V L ：200V 额定转速级别 1：低速（1500/2000rpm ） 2：高速（2500/3000rpm ） 零速转矩2、4、5、6、7.5、10…N.m 正弦波驱动伺服电机 电机外径 110：110× 110mm 130：130×130mm
永磁同步伺服电机驱动器原理： 1、引言： 随着现代电机技术、现代电力电子技术、微电子技术、永磁材料技术、交 流可调速技术及控制技术等支撑技术的快速发展，使得永磁交流伺服技术有着 长足的发展。永磁交流伺服系统的性能日渐提高，价格趋于合理，使得永磁交 流伺服系统取代直流伺服系统尤其是在高精度、高性能要求的伺服驱动领域成 了现代电伺服驱动系统的一个发展趋势。永磁交流伺服系统具有以下等优点：（1）电动机无电刷和换向器，工作可靠，维护和保养简单； （2）定子绕组散热快； （3）惯量小，易提高系统的快速性； （4）适应于高速大力矩工作状态； （5）相同功率下，体积和重量较小，广泛的应用于机床、机械设备、搬运机构、印刷设备、装配机器人、加工机械、高速卷绕机、纺织机械等场合，满 足了传动领域的发展需求。 永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模式混合式的发展后，目前已 经进入了全数字的时代。全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等确定，还充分发挥了数字控制在控制精度上的优势和控制方 法的灵活，使伺服驱动器不仅结构简单，而且性能更加的可靠。现在，高性能 的伺服系统，大多数采用永磁交流伺服系统其中包括永磁同步交流伺服电动机 和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。伺服驱动器有两部分组成：驱动器 硬件和控制算法。控制算法是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一，是 国外交流伺服技术封锁的主要部分，也是在技术垄断的核心。 2、交流永磁伺服系统的基本结构： 交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口 单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成，其结构组成如图1所示。其中 伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。我们的 交流永磁同步驱动器其集先进的控制技术和控制策略为一体，使其非常适用于 高精度、高性能要求的伺服驱动领域，还体现了强大的智能化、柔性化是传统 的驱动系统所不可比拟的。
交流伺服电机驱动器使用说明书 1．特点 ●16位CPU+32位DSP三环（位置、速度、电流）全数字化控制 ●脉冲序列、速度、转矩多种指令及其组合控制 ●转速、转矩实时动态显示 ●完善的自诊断保护功能，免维护型产品 ●交流同步全封闭伺服电机适应各种恶劣环境 ●体积小、重量轻 2．指标 ●输入电源三相200V -10%～+15% 50/60HZ ●控制方法IGBT PWM(正弦波) ●反馈增量式编码器（2500P/r） ●控制输入伺服-ON 报警清除CW、CCW驱动、静止 ●指令输入输入电压±10V ●控制电源DC12～24V 最大200mA ●保护功能OU LU OS OL OH REG OC ST CPU错误，DSP错误，系统错误 ●通讯RS232C ●频率特性200Hz或更高（Jm=Jc时） ●体积L250 ×W85 ×H205 ●重量 3.8Kg 3．原理 见米纳斯驱动器方框图(图1)和控制方框图(图2) 4．接线 4.1主回路 卸下盖板坚固螺丝；取下端子盖板。用足够线经和连接器尺寸作连接，导线应采用额定温度600C以上的铜体线，装上端子盖板，拧紧盖板螺丝。螺丝拧紧力矩大于1.2Nm M4或2.0 Nm M5时才可能损坏端子,接地线径为2.0mm2 具体见接线图3 4.2 CN SIG 连接器[ 具体见接线图4 ●驱动器和电机之间的电缆长度最大20M ●这些线至少要离开主电路接线30cm，不要让这些线与电源进线走一线槽； 或让它们捆扎在一起 ●线经0.18mm2或以上屏蔽双绞线，有足够的耐弯曲力 ●屏蔽驱动器侧的屏蔽应连接到CN.SIG 连接器的20脚，电机侧应连接到J 脚 ●若电缆长于10M，则编码器电源线+5V、0V应接双线 4.3 CN I/F 连接 ●控制器等周边设备与驱动器之间距离最大为3M ●这些线至少和主电路接线相隔30cm ,不要让这些线与电源进线走同一线槽 或和它们捆扎在一起 ●COM+和COM-之间的控制电源（V DC）由用户供给