伺服驱动器CSB02.1B-ET-EC-NN-S4-NN-NN-FW

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伺服驱动系统是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统，例如数控机床等。伺服系统中的驱动电机要求具有响应速度快、定位准确、转动惯量（ 机电系统中的伺服电机的转动惯量较大，为了能够和丝杠等机械部件直接相连，也为了得到*的响应速度，伺服电机有一种专门的小惯量电机。但这类电机的过载能力低，当使用在进给伺服系统中时，必须加减速装置。转动惯量反映了系统的加速度特性，在选择伺服电机时，系统的转动惯量不能大于电机转动惯量的3倍。）较大等特点，这类专用的电机称为伺服电机。当然，其基本工作原理和普通的交直流电机没有什么不同。该类电机的专用驱动单元称为伺服驱动单元，有时简称为伺服，一般其内部包括电流、速度和/或位置闭环。

伺服驱动器又称为“伺服控制器"、“伺服放大器"，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的产品。

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，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启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。整流单元（AC-DC）主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。

随着伺服系统的大规模应用，伺服驱动器使用、伺服驱动器调试、伺服驱动器维修都是伺服驱动器在当今比较重要的技术课题，越来越多工控技术服务商对伺服驱动器进行了技术深层次研究。

伺服进给系统的要求

1、调速范围宽

2、定位精度高

3、有足够的传动刚性和高的速度稳定性

4、快速响应，无超调

为了保证生产率和加工质量，除了要求有较高的定位精度外，还要求有良好的快速响应特性，即要求跟踪指令信号的响应要快，因为数控系统在启动、制动时，要求加、减加速度足够大，缩短进给系统的过渡过程时间，减小轮廓过渡误差。

5、低速大转矩，过载能力强

一般来说，伺服驱动器具有数分钟甚至半小时内1.5倍以上的过载能力，在短时间内可以过载4～6倍而不损坏。

6、可靠性高

要求数控机床的进给驱动系统可靠性高、工作稳定性好，具有较强的温度、湿度、振动等环境适应能力和很强的抗干扰的能力。

对电机的要求

1、从低速到速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r/min或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。

2、电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4～6倍而不损坏。

3、为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。

4、电机应能承受频繁启、制动和反转。

位置比例增益

1、设定位置环调节器的比例增益；

2、设置值越大，增益越高，刚度越大，相同频率指令脉冲条件下，位置滞后量越小。但数值太大可能会引起振荡或超调；

3、参数数值由具体的伺服系统型号和负载情况确定。

位置前馈增益

1、设定位置环的前馈增益；

2、设定值越大时，表示在任何频率的指令脉冲下，位置滞后量越小；

3、位置环的前馈增益大，控制系统的高速响应特性提高，但会使系统的位置不稳定，容易产生振荡；

4、不需要很高的响应特性时，本参数通常设为0表示范围：0~100%。

速度比例增益

1、设定速度调节器的比例增益；

2、设置值越大，增益越高，刚度越大。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载值情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大；

3、在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较大的值。

速度积分时间常数

1、设定速度调节器的积分时间常数；

2、设置值越小，积分速度越快。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大；

3、在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较小的值。

速度反馈滤波因子

1、设定速度反馈低通滤波器特性；

2、数值越大，截止频率越低，电机产生的噪音越小。如果负载惯量很大，可以适当减小设定值。数值太大，造成响应变慢，可能会引起振荡；

3、数值越小，截止频率越高，速度反馈响应越快。如果需要较高的速度响应，可以适当减小设定值。

最大输出转矩设置

1、设置伺服电机的内部转矩限制值；

2、设置值是额定转矩的百分比；

3、任何时候，这个限制都有效定位完成范围；

4、设定位置控制方式下定位完成脉冲范围；

5、本参数提供了位置控制方式下驱动器判断是否完成定位的依据，当位置偏差计数器内的剩余脉冲数小于或等于本参数设定值时，驱动器认为定位已完成，到位开关信号为 ON，否则为OFF；

6、在位置控制方式时，输出位置定位完成信号，加减速时间常数；

7、设置值是表示电机从0~2000r/min的加速时间或从2000~0r/min的减速时间；

8、加减速特性是线性的到达速度范围；

9、设置到达速度；

10、在非位置控制方式下，如果电机速度超过本设定值，则速度到达开关信号为ON，否则为OFF；

11、在位置控制方式下，不用此参数；

12、与旋转方向无关。

应用领域

伺服驱动器广泛应用于注塑机领域、纺织机械、包装机械、数控机床领域等。

伺服驱动器CSB02.1B-ET-EC-NN-S4-NN-NN-FW，德国力士乐伺服驱动器；REXROTH伺服控制器，力士乐驱动器；

德国力士乐REXROTH伺服驱动器订货号物料号和型号：

R911378428 CSB02.1B-ET-EC-CN-S4-DA-NN-FW

R911345267 CSB02.1B-ET-EC-CN-S4-EC-NN-FW

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R911345268 CSB02.1B-ET-EC-EC-L3-DA-NN-FW

R911381179 CSB02.1B-ET-EC-EC-L3-EM-NN-AW

R911341019 CSB02.1B-ET-EC-EC-L3-EM-NN-FW

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R911340986 CSB02.1B-ET-EC-PB-S4-NN-NN-FW

驱动器方面：伺服驱动器在发展了变频技术的前提下，在驱动器内部的电流环，速度环和位置环（变频器没有该环）都进行了比一般变频更精确的控制技术和算法运算，在功能上也比传统的伺服强大很多，主要的一点可以进行精确的位置控制。通过上位控制器发送的脉冲序列来控制速度和位置（当然也有些伺服内部集成了控制单元或通过总线通讯的方式直接将位置和速度等参数设定在驱动器里），驱动器内部的算法和更快更精确的计算以及性能更优良的电子器件使之更*于变频器。

电机方面：伺服电机的材料、结构和加工工艺要远远高于变频器驱动的交流电机（一般交流电机或恒力矩、恒功率等各类变频电机），也就是说当驱动器输出电流、电压、频率变化很快的电源时，伺服电机就能根据电源变化产生响应的动作变化，响应特性和抗过载能力远远高于变频器驱动的交流电机，电机方面的严重差异也是两者性能不同的根本。就是说不是变频器输出不了变化那么快的电源信号，而是电机本身就反应不了，所以在变频的内部算法设定时为了保护电机做了相应的过载设定。当然即使不设定变频器的输出能力还是有限的，有些性能优良的变频器就可以直接驱动伺服电机！

交流电机一般分为同步和异步电机

1、交流同步电机：就是转子是由永磁材料构成，所以转动后，随着电机的定子旋转磁场的变化，转子也做响应频率的速度变化，而且转子速度=定子速度，所以称"同步"。

2、交流异步电机：转子由感应线圈和材料构成。转动后，定子产生旋转磁场，磁场切割转子的感应线圈，转子线圈产生感应电流，进而转子产生感应磁场，感应磁场追随定子旋转磁场的变化，但转子的磁场变化永远小于定子的变化，一旦等于就没有变化的磁场切割转子的感应线圈，转子线圈中也就没有了感应电流，转子磁场消失，转子失速又与定子产生速度差又重新获得感应电流。所以在交流异步电机里有个关键的参数是转差率就是转子与定子的速度差的比率。

3、对应交流同步和异步电机变频器就有相应的同步变频器和异步变频器，伺服电机也有交流同步伺服和交流异步伺服，当然变频器里交流异步变频常见，伺服则交流同步伺服常见。

在交流同步伺服驱动系统中，普通应用的交流永磁同步伺服电动机有两大类。

一类称为无刷直流电动机，它要求将方波电流直入定子绕组（BLDCM）

另一类称为三相永磁同步电动机，它要求输入定子绕组的电源仍然是三相正弦波形。（PM·SM）

无刷直流电动机（BLDCM），用装有永磁体的转子取代有刷直流电动机的定子磁极，将原直流电动机的电枢变为定子。有刷直流电动机是依靠机械换向器将直流电流转换为近似梯形波的交流电流供给电枢绕组，而无刷直流电动机（BLDCM）是将方波电流（实际上也是梯形波）直接输入定子。将有刷直流电动机的定子和转子颠倒一下，并采用永磁转子，就可以省去机械换向器和电刷，由此得名无刷直流电动机。BLDCM定子每相感应电动势为梯形波，为了产生恒定的电磁转矩，要求功率逆变器向BLDCM定子输入三相对称方波电流，而SPWM、PM、SM定子每相感应电动势为近似正弦波，需要向SPWM、PM、SM定子输入三相对称正弦波电流。

永磁同步电机的磁场来自电动机的转子上的磁铁，磁铁的特性在很大程度上决定了电机的特性，采用的永磁材料主要有铁淦氧，铝镍钴，钕铁硼以及SmCO5 Sm2CO17.

在转子上安装永磁铁的方式有两种。一种是将成形磁铁装在转子表面，即所谓外装式；另一种是将形成磁铁埋入转子里面，即所谓内装式。磁铁的形状可分为扇形和矩形两种。

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电机类型分为直流（DC）伺服系统和交流（AC）伺服系统。交流伺服系统按其采用的驱动电机类型又可分为永磁同步（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。

由于直流伺服电动机存在电机结构复杂，维修工作量大例如电机的电刷、换向器等则成为直流伺服驱动技术发展的瓶颈。随着微处理技术、大功率电力电子技术的成熟和交流永磁电机材料的发展和应用，电机效率的提高和制造成本的降低，交流伺服系统得到长足发展并将逐步取代直流伺服系统。