伺服驱动器220伏供电正确接线方式共母线使用怎么接线？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2024-01-12 05:00 标签： 伺服驱动器220伏供电正确接线方式

摘要：
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...
　　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。
　　
　　驱动器调试过程过电压过电流是两个比较常见的故障，下面就这两个故障做些分析，更好的帮助调试人掌握故障的基理及产生的原因，能够较快的了解故障点排除故障，让设备能尽早投入运行。
　　1、过电压故障：这里所指的电压常指直流母线电压，图一是常见市场驱动器主回路电路，P和N之间的电压就是直流母线电压。
　　
　　直流母线电压的读取，驱动器CPU无法读取很高的电压，所以必需得通过电路转化将高电压转化为CPU可以读取的低电压，常见的有变压器输出读取法和电阻降压读取法，见图二，图三。
　　
　　从上述原理图分析，过电压产生第一种是种种原因造成的驱动器C和D之间电压高于额定电压，在过电压发生时，直流母线的储能电容将被充电，当电压升至760V（此值有些驱动器可调）左右时，驱动器过电压保护动作，第二种情况是检测电路出现故障，正常的电压值被检测电路读成过电压或读成欠电压。
　　直流母线电压过高主要有以下原因，第一种输入电压过高所致，第二种减速时减速时间过短，电机受外力影响（风机，牵绳机）或位能负载（电梯，起重机）下放，由于这些原因，使电机的实际转速高于驱动器的指令转带，这时电机的转差率为负，其产生的电磁转矩为阻碍旋转的制动转矩，电动机处于发电状态，负载的动能再生成为电能，再生能量经IGBT的续流二极管动后给电容器充电，使直流母线电压上升，这就是再生过电压，
　　应用调试中过压问题的解决，由于过电压产生的原因不同，因而采取的对策也不相同。对于在停车过程中产生的过电压现象，如果对停车时间或位置无特殊要求，那么可以采用延长驱动器减速时间或自由停车的方法来解决。如果对停车时间或停车位置有一定的要求，那么可以采用直流制动功能或再生制动。
　　应用调试中如果直流母线电压正常，而驱动器报过压或欠压故障，这时候就是考虑驱动器本身问题，是否检测电路哪个环节出现问题而造成，可以对电压检测电路有针对性的进行检测排除。
　　2、过流故障：驱动器的过流故障是最常见也是较复杂的故障，当过流故障发生时，驱动器保护电路会立即动作并停机，同时驱动器显示故障代码或故障类型。大多数情况下可以根据驱动器显示的故障代码迅速找到故障原因并排除故障，但也有一些过流故障的原因是多方面的，并不是单一的，而是包含了加速、减速、恒速过流、负载发生突变、输出短路等各种可能导致过流护的因素。下面分析驱动器过流故障原因以及提出过流故障处理方法。驱动器过流内部电路分析，如图四是一款典型的IGBT驱动保护电路，14脚监视IGBT饱和压降，当脚14检测到IGBT集电极上电压≥7V时，而不管输入驱动信号是否继续，11脚输出都将被强行关断。同时第6脚输出过流故障信号给CPU。图五是另一种过流检测电路，用的是比较运放电路，当通过传感器检测到的电流信号与一标准信号作比较，而判断是否过流。
　　
　　
　　图五
　　根据驱动器显示屏显示，过流原因有以下几方面：
　　（1）驱动器工作中过流，即电机拖动系统在工作过程中出现过流，其原因大致有以下几方面：
　　a.电动机传动机构出现“卡住”现象或遇到冲击负载，电动机工作电流突然增加而出现过流。
　　b.驱动器输出端短路，如输出端连接线发生相互短路，或电动机内部短路、接地（电机绕组烧毁、绕组绝缘劣化、电缆破损而引起的短路）等，驱动器输出端电流大增而出现过流。
　　c.驱动器本身工作异常，如逆变桥中同一桥臂的两个逆变器件在交替的工作中出现不正常。
　　如环境温度太高或逆变器元器件老化等原因，使逆变器的参数发生变化，导致在交替过程中，
　　一个器件却还未来得及关断，而另一个器件已经导通，引起同一个桥臂的上、下两个器件“
　　同时导通，使直流电压的两极间处于短路状态，使驱动器内部电流大增而过流。
　　（2）驱动器升速或降速时过流。
　　如果负载的惯性比较大，而驱动器设定升速时间或降速时间太短时，就会引起过流。在升速过程中，如果驱动器工作频率上升太快，电动机的同步转速也迅速上升，而电动机转子的转速因负载惯性比较大而跟不上去，结果就会使升速电流太大，引起驱动器过流保护；在降速过程中，如果驱动器设定降速时间太短，电动机的同步转速迅速下降，而电动机转子因负载的惯性大，电动机转速仍维持较高的状态，这时转子绕组切割磁力线的速度太大而产生过流，引起驱动器过流保护。
　　（3）驱动器一通电或者一开始运行就出现过流。这种过流保护一般是因驱动器内部故障引起的，如果负载正常，驱动器还是出现过流保护，大部分是过流检测电路引起，如电流检测电路、取样电阻或传感器等。
　　驱动器过流故障的检查步骤：第一，确定负载是否符合正常运行条件；第二，确定驱动器自身是否正常；第三，确定驱动器的设置参数是否与加减速过程或负载运行的工艺条件匹配；第四，确定驱动器接线是否正常。
　　过流故障处理方法，驱动器显示过流故障，有二种类型：一种是运行过程中出现过流故障显示；另一种是驱动器接通电源后就显示过流故障，或运行停止后仍出现过电流故障显示，并且不能复位。运行过程中驱动器出现过流故障显示，在确认驱动器运行电流和实际电流相同时，多半是外部原因或设置参数不合理引起的。例如电动机电缆损坏或电动机线圈相间、对地短路引起的电动机侧端子短路；电动机过负载非常严重引起过电流；加速或减速时间设置过短，驱动器在加速或减速过程中，由于负载电流过大，出现驱动器过电流显示等等。
　　电机自学习参数及编码器零位是否正确，都将影响电机运行的电流大小，这些过电流故障当外部故障排除后，按复位按钮就能复位，或自动复位，驱动器是正常的。另一种是驱动器接通电源后就显示过流故障，驱动器自动停止运行后，过流故障无法复位，是假过流故障：因为驱动器是在根本没有输出电流的状况下，而显示过流故障的。这是驱动器的电流检测保护电路出了故障：通常是由于电流取样器件，如取样电阻、电流互感器及霍尔元件损坏或参数值改变，放大电路损坏和比较电路运行不正常等等引起的。修理时可以从这些环节上去检查、分析和找出故障点。
　　常见故障维修
　　伺服驱动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，目前是传动技术的高端产品。以下为伺服驱动器维修的七大方法。
　　
　　1、示波器检查驱动器的电流监控输出端时，发现它全为噪声，无法读出
　　故障原因：电流监控输出端没有与交流电源相隔离（变压器）。
　　处理方法：可以用直流电压表检测观察。
　　2、电机在一个方向上比另一个方向跑得快
　　（1） 故障原因：无刷电机的相位搞错。
　　处理方法：检测或查出正确的相位。
　　（2） 故障原因：在不用于测试时，测试/偏差开关打在测试位置。
　　处理方法：将测试/偏差开关打在偏差位置。
　　（3） 故障原因：偏差电位器位置不正确。
　　处理方法：重新设定。
　　3、电机失速
　　（1） 故障原因：速度反馈的极性搞错。
　　处理方法：可以尝试以下方法。
　　a.如果可能，将位置反馈极性开关打到另一位置。（某些驱动器上可以）
　　b.如使用测速机，将驱动器上的TACH+和TACH-对调接入。
　　c.如使用编码器，将驱动器上的ENC A和ENC B对调接入。
　　d.如在HALL速度模式下，将驱动器上的HALL-1和HALL-3对调，再将Motor-A和Motor-B对调接好。
　　（2） 故障原因：编码器速度反馈时，编码器电源失电。
　　处理方法：检查连接5V编码器电源。确保该电源能提供足够的电流。如使用外部电源，确保该电压是对驱动器信号地的。
　　4、LED灯是绿的，但是电机不动
　　（1） 故障原因：一个或多个方向的电机禁止动作。
　　处理方法：检查+INHIBIT 和 –INHIBIT 端口。
　　（2） 故障原因：命令信号不是对驱动器信号地的。
　　处理方法：将命令信号地和驱动器信号地相连。
　　5、上电后，驱动器的LED灯不亮
　　故障原因：供电电压太低，小于最小电压值要求。
　　处理方法：检查并提高供电电压。
　　6、当电机转动时， LED灯闪烁
　　（1） 故障原因：HALL相位错误。
　　处理方法：检查电机相位设定开关是否正确。
　　（2） 故障原因：HALL传感器故障。
　　处理方法：当电机转动时检测Hall A， Hall B， Hall C的电压。电压值应该在5VDC和0之间。
　　7、LED灯始终保持红色
　　故障原因：存在故障。
　　处理方法：原因： 过压、欠压、短路、过热、驱动器禁止、HALL无效。
作者：张军 黄海涛
文章来源：西门子（中国）有限公司 运动控制部
发布时间：2017-10-25随着物流业行业的飞速发展，企业对物流的效率要求也越来越高，自动化立体仓库已经成为现在物流发展中的重要环节。高速堆垛机对自动化立体仓库的效率起到了决定性的作用，高端伺服系统在高速堆垛机中得到了广泛的应用。本文将结合西门子SINMAICS S120伺服驱动器特点，介绍其在高速堆垛机上的应用。
1.前言传统的堆垛机大多采用变频器驱动异步电动机控制，利用多段速度控制，同时，将外部编码器接至 PLC， 再通过PLC给变频器不同的速度指令，这样带来的弊端就是定位动作无法实现高速度以及高加速度，此外，驱动的电机使用异步电动机，也难达到高的动态性能及精准定位。随着物流行业的快速发展，高速堆垛机已成为仓储物流的重要组成部分，这也促进了伺服系统特别是高端伺服系统在堆垛机行业的广泛应用。西门子SINAMICS S120伺服驱动器在物流行业有了极为广泛的应用。为达到堆垛机的高速及稳定控制，西门子提供了完美的产品和解决方案。本文将主要以电气伺服为主，介绍SINAMICS S120的显著特点及在高速堆垛机上的应用，此外，也将介绍西门子专为高速堆垛机应用开发的防摇摆功能。2. SINAMAICS S120 简介及特点SINAMICS S120集矢量控制与伺服控制于一身，分为DC-AC与AC-AC两种类型，DC-AC即多轴传动，是控制单元、整流、逆变都为独立模块，目前DC-AC类型功率范围从0.9 kW到1200 kW，AC-AC即单轴传动，由控制单元和功率模块组成，功率范围从0.12到250 kW。其结构如图1，图2所示。DC-AC类型多轴传动中，均采用模块化设计，共用直流母线，控制单元是CU320-2模块，控制单元的Firmware存储在其CF卡内，可以通过CF卡里的软件版本对整个S120进行Firmware升级。新一代的控制单元CU320-2，分为DP和PN两种类型，其运算能力更强，可以带6个伺服轴或者6个矢量轴，12个V/F 轴。3. 西门子在高速堆垛机上的解决方案自动化立体仓库是采用多层钢结构货架组成存储单元货格。利用专用物料搬运设备堆垛机和运送机以及分配车来完成物料的运送。而堆垛机运行在有轨巷道内，是所有设备中运动方式最复杂、所处环境最为重要的设备，它的性能决定着立体仓库系统能力的优劣，是立体仓库中的最关键设备。堆垛机的运动机构是由行走机构、起升机构、货叉伸缩机构三个主要部分组成，它在巷道内进行水平往复直线、垂直升降、货叉左右伸缩叉取等一系列协调工作，实现存储单元货物从巷道端口输送机到指定货位的入库作业，或者从指定货位到巷道端口输送机的出库作业，从而与巷道端口入出库输送机系统一起实现货物的自动入出库。目前，对于像配送中心这样的物料集散地，每天的存取货物非常多，这就使得堆垛机等设备长时间处于频繁工作状态。而每个货物存放单元都对应精确的数据地址，因此要求堆垛机每次存取货物必须快速运行而且停车要求平稳精准。为了提高存取货物的速度及效率，堆垛机逐渐向着高速堆垛机发展。西门子推出了针对高速堆垛机的解决方案，其系统结构示意图如图3所示。图3 系统结构示意图从系统组成上看，整个系统是一个全集成自动化系统(TIA)，主要由下面几个部分组成：PLC S7-1200， HMI KTP600和SINAMICS S120 伺服控制器及附属器件。SINAMICS S120 伺服驱动器是高端伺服驱动器，其有很多的优点，下面就结合高速堆垛机的应用特点，介绍共直流母线和防摇摆功能。3.1 SINAMAICS S120 共直流母线普通堆垛机的行走电机和提升电机是独立的，分别由独立的变频器驱动电机进行控制。无论是行走电机还是提升电机，当存在制动的情况下，制动所产上的能量都会通过制动电阻以热量的方式消耗。这在实际应用中造成了能量浪费。为达到节能为了满足现场的不同需求，西门子使用SINAMICS S120 伺服驱动器的共直流母线方式，即DC-AC的多轴传动结构，如图2所示。共直流母线实现各个驱动的母线联接，实现能量交互，这样能避免能量的浪费，例如，提升电机在下放重物的情况下，处在发电状态，其生成的能量反馈到直流母线，此能量可以被行走电机使用，达到节能的效果，同时，根据SINAMICS S120 伺服驱动器的配置不同，直流母线上的储存的能量，如果没有被完全利用，可以将能量回馈到电网。3.2 SINAMAICS S120 防摇摆功能鉴于提升立柱高度较高，在未加入防摇摆功能时，行走设备在启动和停止的过程中，立柱通常需要晃动几秒的时间才能稳定下来，加入防摇摆功能后，系统几乎没有摇摆，节省了行走定位花费的时间。西门子推出了专用于高速堆垛机的防摇功能，是完全基于软件完成，不需要添加任何硬件而实现的。具体是，利用高级语言编写软件，使用SINAMICS S120调试软件STARTER，将西门子提供的软件包加载到S120伺服驱动器中，加载完成后，只需要调节相关参数就可以实现防摇摆功能，其实现原理图4所示。图4 防摇摆功能原理图为了查看SINAMICS S120伺服驱动器防摇功能的效果，我们在应用现场做了进一步的测试，我们记录了现场的速度/位置跟踪图，如图5所示。图5 现场速度/位置跟踪图现场跟踪了速度曲线(上图棕色曲线)，分别是正向运行和反向运行，其中正向运行没有激活防摇摆功能，在启动S120的过程中，设备出现了较大的摆动。反向运行中激活防摇摆功能，在启动S120的过程中，设备没有出现较大的摆动，从应用过程中，能够发现SINAMICS S120伺服驱动器很好的实现了防摇摆功能。4. 总结SINAMICS S120伺服驱动器具有良好的性能和控制精度，在各个行业均有很好的业绩。同时，西门子公司也为一些行业开发了一些特殊的功能，来满足客户的不同需求。其中，防摇摆功能就是专为高速堆垛机这一具体应用而开发的功能。目前为止，根据实际的应用情况，SINAMICS S120伺服驱动器很好的实现了防摇摆功能。
伺服驱动器
高速堆垛机
防摇摆功能
共直流母线

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