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交流伺服系统发展新趋势

2019-07-17 18:37:51来源:励志吧0次阅读

  现代交换,经历了从摹拟到数字化的转变,数字控制环已无处不在,比如换相、电流、速度和位置控制;采取新型功率半导体器件、高性能DSP 加FPGA、以及伺服专用模块也不足为奇。国际厂商伺服产品每5 年就会换代,新的功率器件或模块每2~2.5 年就会更新一次,新的软件算法则日新月异,总之产品生命周期愈来愈短。总结国内外伺服厂家的技术路线和产品线路,结合市场需求的变化,可以看到以下一些最新发展趋势:

  高效率化

  虽然这方面的工作早就在进行,但是仍需要继续加强。主要包括本身的高效率比如永磁材料性能的改进和更好的磁铁安装结构设计,也包括驱动系统的高效率化,包括逆变器驱动电路的优化,加减速运动的优化,再生制动和能量反馈和更好的冷却方式等。

  直接驱动

  直接驱动包括采取盘式机电的转台伺服驱动和采取直线机电的线性伺服驱动控制工程版权所有,由于消除了中间传递误差,从而实现了高速化和高定位精度。直线电机容易改变形状的特点可以使采取线性直线机构的各种装置实现小型化和轻量化。

  高速、高精、高性能化

  采取更高精度的编码器(每转百万脉冲级),更高采样精度和数据位数、速度更快的DSP,无齿槽效应的高性能旋转机电、直线电机,和运用自适应、人工智能等各种现代控制策略,不断将伺服系统的指标提高。

  一体化和集成化

  电动机、反馈、控制、驱动、通讯的纵向一体化成为当前小功率伺服系统的一个发展方向。有时我们称这类集成了驱动和通讯的机电叫智能化机电(Smart Motor),有时我们把集成了和通讯的驱动器叫智能化伺服驱动器。电机、驱动和控制的集成使三者从设计、制造到运行、维护都更紧密地融为一体。但是这类方式面临更大的技术挑战(如可靠性)和工程师使用习惯的挑战,因此很难成为主流,在全部伺服市场中是一个很小的有特点的部份。

  通用化

  通用型驱动器配置有大量的参数和丰富的菜单功能,便于用户在不改变硬件配置的条件下,方便地设置成V/F 控制、无速度开环矢量控制、闭环磁通矢量控制、永磁无刷交换伺服电动机控制及再生单元等5种工作方式控制工程版权所有,适用于各种场合,可以驱动不同类型的机电,比如异步电机、永磁同步电机、无刷直流电机、,也可以适应不同的传感器类型乃至无位置传感器。可以使用电机本身配置的反馈构成半闭环,也可以通过接口与外部的位置或速度或力矩传感器构成高精度全闭环控制系统。

  智能化

  现代交换伺服驱动器都具备参数记忆、故障自诊断和分析功能,绝大多数进口驱动器都具有负载惯量测定和自动增益调整功能,有的可以自动辨识机电的参数,自动测定编码器零位,有些则能自动进行振动遏止。将电子齿轮、电子凸轮、同步跟踪、插补运动等控制功能和驱动结合在一起,对伺服用户来讲,则提供了更好的体验。

  络化和模块化

  将和技术、乃至无线络技术集成到伺服驱动器当中,已成为欧洲和美国厂商的经常使用做法。现代工业局域发展的重要方向和各种总线标准竞争的焦点就是如何适应高性能运动控制对数据传输实时性、可靠性、同步性的要求。随着国内对大规模分布式控制装置的需求上升,高级数控系统的开发成功,络化数字伺服的开发已经成为当务之急。模块化不仅指伺服驱动模块、电源模块、再生制动模块、通讯模块之间的组合方式,而且指伺服驱动器内部软件和硬件的模块化和可重用。

  从故障诊断到预测性维护

  随着机器安全标准的不断发展,传统的故障诊断和保护技术(问题产生的时候判断缘由并采取措施避免故障扩大化)已经落伍,最新的产品嵌入了预测性维护技术,使得人们可以通过Internet 及时了解重要技术参数的动态趋势,并采取预防性措施。比如:关注电流的升高,负载变化时评估尖峰电流,外壳或铁芯温度升高时监视温度传感器,以及对电流波形产生的任何畸变保持警惕。

  专用化和多样化

  虽然市场上存在通用化的伺服产品系列,但是为某种特定应用场合专门设计制造的伺服系统比比皆是。利用磁性材料不同性能、不同形状、不同表面粘接结构(SPM)和嵌入式永磁(IPM)转子结构的机电出现,分割式铁芯结构工艺在日本的使用使永磁无刷的生产实现了高效率、大批量和,并引起国内厂家的研究。

  小型化和大型化

  無論是永磁無刷伺服電機還是步進機電都積極向更小的尺寸發展,比如20,28,35mm外徑;同時也在發展更大功率和尺寸的機種,已經看到500KW 永磁伺服機電的出現。體現了向兩極化發展的傾向。

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