交流伺服驱动器及伺服电机系统的原理

松下公司某交流伺服驱动器的电路原理图如下：

1、L1\L2\L3为三相交流输入电源，经过熔断器，和充电电阻。此充电电阻加在主回路的一个回路上，刚上电时，滤波电容充电相当于短路状态，电流很大，充电电阻起到限流的作用。松下公司设计的充电回路只有两相通电，充电电流比三相通电时要小，当充电完成时，中间继电器吸合，充电电阻短路，L2相线接通，整流模块三相通电，伺服驱动器正常工作。

2、电压检测是检测输入的交流电压是否有异常。

3、异常检测主要是检测滤波后的直流母线电压是否正常，及工作指示。

4、电流互感器或霍尔元件检测逆变后的输出交流电流，并转化为数字量反馈到电流控制器进行矢量控制，与输入的转矩控制信号进行比较，组成电流环闭环，输出信号到SPWM发生器进而控制IGBT的运行。

5、伺服电机后端的编码器决定其定位精度，编码器反馈脉冲数分解为位置反馈，脉冲频率分解为速度反馈，与上位机的脉冲信号经过电子齿轮比后先后分别进行位置（P比例调节器）控制和速度（PI比例积分）控制，组成位置环闭环和速度环闭环。位置控制也可以接收光栅尺的实际位置数据，进行更精准的定位，组成全闭环控制，这时以光栅尺的脉冲数为准，编码器的脉冲数为参考值，当这两个值差别太大时，可设置报警值报警。

6、使能原理：刚上电时，伺服驱动器进行整流和滤波电容充电，充电动作完成，伺服驱动器进入待命状态。当伺服使能开关信号闭合，IGBT将输出一个两相的直流电流给伺服电机，伺服电机线圈通电产生磁场，转子将不可自由活动（伺服电机的使能与步进电机的使能相反）。

IGBT工作时，上下桥路不能同时导通，可以一路进，两路出，也可以两路进，一路出。

7、脉冲处理原理：当上位机给出脉冲信号与编码器的脉冲信号比较，把差值存入位置偏差计数器，输入到位置控制器进行比例（P）调节，调节后的信号是一个速度信号，再与编码器分解的速度信号比较，其差值存入速度偏差计数器，输入到速度控制器进行比例积分（PI）调节，调节后的信号是一个电流（转矩）信号，再与伺服电机的电流信号进行比较，其差值存入电流偏差计数器，输入到电流控制器进行矢量控制，控制完成后输入到SPWM脉冲发生器进行调制，调制好的脉冲输入给IGBT驱动保护电路，控制主电路的运行。

方向信号也由上位机给定，启动时方向信号超前脉冲信号，停止时方向信号滞后脉冲信号。