全數(shù)字化高精度交流伺服控制技術

編者按：自1885年交流異步電機問世以來，它在任何一個國家的生產(chǎn)活動中都占據(jù)了重要地位。據(jù)統(tǒng)計，世界發(fā)電總量的60 %被各類電機所消耗，其中交流異步電機就占總動力負載中的85%。三相交流異步電機具有結(jié)構(gòu)簡單、牢固耐用、經(jīng)濟可靠、易于組織工業(yè)生產(chǎn)等優(yōu)點，但如何提高其調(diào)速性能，尤其是高精度伺服控制方面，長期以來技術上一直未取得根本突破，使得交流異步電機的應用受到較大的限制。隨著微電子、計算機與電力電子功率半導體技術的飛躍發(fā)展，對交流異步電機實現(xiàn)伺服控制成為可能。使傳統(tǒng)的交流異步電機在發(fā)揮其固有優(yōu)勢的基礎上，大大擴展了自身的應用領域。 本刊連載《全數(shù)字化高精度交流伺服控制技術》一文，介紹時光科技有限公司依托自行研究開發(fā)、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的面向三相交流異步電機的全數(shù)字化伺服控制技術。本期為總體情況介紹。 面向三相交流異步電機的伺服控制器主要性能和特點  采用自行設計的專用32位CPU對電機進行全數(shù)字化控制。  采用自行設計的“快速運動控制語言”，編程簡單，用戶可以自由進行二次技術開發(fā)。  具有平穩(wěn)的低速大轉(zhuǎn)矩輸出性能，具有零轉(zhuǎn)速力矩保持功能。在電機額定轉(zhuǎn)速以下實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩輸出（最大轉(zhuǎn)矩為電機額定轉(zhuǎn)矩的300%），額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。  速度控制比大于1：30000，可以實現(xiàn)大范圍的速度控制。  可對電機的位置、速度、加速度、轉(zhuǎn)矩進行高精度控制以及具有對多臺電機進行同步或跟隨控制的功能，特別是轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速可以分別獨立控制，適于復雜系統(tǒng)的控制要求。  具有通信功能，RS232C ，RS422/RS485?？捎捎嬎銠C、PLC等進行上位控制和運行狀態(tài)監(jiān)視等。  伺服控制器的容量范圍為：0.1kW～185kW。  有200V級和400V級2種電壓級別。200V級可使用220V單相電源。  具有豐富的輸入輸出功能 · 數(shù)字輸入 16點（單PG）/12點（雙PG） · 數(shù)字輸出 13點（單PG）/8點（雙PG） · 可編程模擬量輸入 2通道 4~20mA或0~10V · 可編程模擬量輸出 2通道 0~5V（允許最大電流10mA） · 脈沖列輸入及外部PG輸入 雙PG方式控制 面向三相交流異步電機的伺服控制器應用領域 時光科技的伺服控制器可應用于工業(yè)、家電、通訊、電動車輛等所有需要對位置、速度、加速度和轉(zhuǎn)矩進行控制的領域。 速度控制 時光伺服控制器的速度控制范圍為0~500 Hz，控制精度為0.01~0.02Hz，能夠?qū)﹄姍C進行大范圍穩(wěn)定、準確的高精度速度控制。在負載力矩變化時保持速度不變。已成功應用于機床高速主軸（最高轉(zhuǎn)速12000r.p.m），剛性攻絲以及在要求低速變速的各種工作機械，如吹塑機等橡塑機械、納米對撞機等制藥機械等。 位置控制 時光伺服控制器的位置控制精度為PG（編碼器）的±1個脈沖，位置控制范圍為4Byte脈沖數(shù)，按時光伺服控制器標配的2500線PG計算，相當于電機轉(zhuǎn)動171.8萬轉(zhuǎn)。時光伺服控制器可控制電機，對機械裝置進行精確的位置和定位控制。例如數(shù)控機床的進給、線材、管材的定尺切割、集裝箱放射性掃描、醫(yī)療器械的定位以及需要高精度定位、大轉(zhuǎn)矩的注塑機等。 加速度控制 時光伺服控制器在加、減速過程中的加、減速度可在0.05～3000Hz/s范圍內(nèi)通過系統(tǒng)參數(shù)設定，還可以通過編程設定任意加、減速曲線。在要求平穩(wěn)啟、停和頻繁加、減速的設備和裝置，如電梯、電動車等，時光伺服控制器得到廣泛的應用。 轉(zhuǎn)矩控制 時光伺服控制器在電機基頻以下的最大轉(zhuǎn)矩輸出為3倍額定轉(zhuǎn)矩，并能夠進行控制。轉(zhuǎn)矩控制精度為±2%，且保持速度穩(wěn)定和位置準確。由于具有零轉(zhuǎn)速力矩保持功能，故在特定的條件下可以取代制動器。在力矩變化和需要張力控制的場合，如包裝、印刷、牽引、卷料、起重、電梯等，發(fā)揮了其優(yōu)良的特性。時光伺服控制器應用在油田抽油機上，將功率因數(shù)從0.458提高到0.795，并節(jié)約了電能和維護費用。 同步控制 時光雙PG伺服控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)主、從同步控制和外部PG同步控制。而且可以通過電子齒輪參數(shù)設定不同的同步比例。 主、從同步控制是指以一套時光伺服控制器及電機為主機，以其PG信號作為其他控制器及電機（從機）的指令信號，實現(xiàn)從機跟隨主機同步運轉(zhuǎn)，包括速度和位置。 外部PG同步控制是指以外部PG信號作為多套時光伺服控制器及電機的指令信號，實現(xiàn)多機同步運轉(zhuǎn)。時光雙PG伺服控制器用于印刷、卷料、定尺、行車、大型材料的輸送、起升等有準確的同步控制需求的機械設備上，可以取代復雜的機械結(jié)構(gòu)。