交流伺服系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展方向

更新時間：2011-03-21 點擊次數(shù)：2880

現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng)，經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字化的轉(zhuǎn)變，數(shù)字控制環(huán)已經(jīng)無處不在，比如換相、電流、速度和位置控制；采用新型功率半導體器件、高性能DSP加FPGA、以及伺服模塊（比如IR推出的伺服控制引擎）也不足為奇。廠商伺服產(chǎn)品每5年就會換代，新的功率器件或模塊每2～2.5年就會更新一次，新的軟件算法則日新月異，總之產(chǎn)品生命周期越來越短。總結(jié)國內(nèi)外伺服廠家的技術(shù)路線和產(chǎn)品路線，結(jié)合市場需求的變化，可以看到以下一些發(fā)展趨勢。

率化

　　盡管這方面的工作早就在進行，但是仍需要繼續(xù)加強。主要包括電機本身的率比如永磁材料性能的改進和更好的磁鐵安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計，也包括驅(qū)動系統(tǒng)的率化，包括逆變器驅(qū)動電路的優(yōu)化，加減速運動的優(yōu)化，再生制動和能量反饋以及更好的冷卻方式等。

直接驅(qū)動

　　直接驅(qū)動包括采用盤式電機的轉(zhuǎn)臺伺服驅(qū)動和采用直線電機的線性伺服驅(qū)動，由于消除了中間傳遞誤差，從而實現(xiàn)了高速化和高定位精度。直線電機容易改變形狀的特點可以使采用線性直線機構(gòu)的各種裝置實現(xiàn)小型化和輕量化。

高速、高精、高性能化

　現(xiàn)代交流伺服驅(qū)動器都具備參數(shù)記憶、故障自診斷和分析功能，絕大多數(shù)進口驅(qū)動器都具備負載慣量測定和自動增益調(diào)整功能，有的可以自動辨識電機的參數(shù)，自動測定編碼器零位，有些則能自動進行振動抑止。將電子齒輪、電子凸輪、同步跟蹤、插補運動等控制功能和驅(qū)動結(jié)合在一起，對于伺服用戶來說，則提供了更好的體驗。　

一體化和集成化

　　電動機、反饋、控制、驅(qū)動、通訊的縱向一體化成為當前小功率伺服系統(tǒng)的一個發(fā)展方向。有時我們稱這種集成了驅(qū)動和通訊的電機叫智能化電機（Smart Motor），有時我們把集成了運動控制和通訊的驅(qū)動器叫智能化伺服驅(qū)動器。電機、驅(qū)動和控制的集成使三者從設(shè)計、制造到運行、維護都更緊密地融為一體。但是這種方式面臨更大的技術(shù)挑戰(zhàn)（如可靠性）和工程師使用習慣的挑戰(zhàn)，因此很難成為主流，在整個伺服市場中是一個很小的有特色的部分。

通用化

　　通用型驅(qū)動器配置有大量的參數(shù)和豐富的菜單功能，便于用戶在不改變硬件配置的條件下,方便地設(shè)置成V/F控制、無速度傳感器開環(huán)矢量控制、閉環(huán)磁通矢量控制、永磁無刷交流伺服電動機控制及再生單元等五種工作方式，適用于各種場合，可以驅(qū)動不同類型的電機，比如異步電機、永磁同步電機、無刷直流電機、步進電機，也可以適應不同的傳感器類型甚至無位置傳感器。可以使用電機本身配置的反饋構(gòu)成半閉環(huán)控制系統(tǒng)，也可以通過接口與外部的位置或速度或力矩傳感器構(gòu)成高精度全閉環(huán)控制系統(tǒng)。

智能化

　　采用更高精度的編碼器（每轉(zhuǎn)百萬脈沖級），更高采樣精度和數(shù)據(jù)位數(shù)、速度更快的DSP，無齒槽效應的高性能旋轉(zhuǎn)電機、直線電機，以及應用自適應、人工智能等各種現(xiàn)代控制策略，不斷將伺服系統(tǒng)的指標提高。

網(wǎng)絡(luò)化和模塊化

　　隨著機器安全標準的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的故障診斷和保護技術(shù)（問題發(fā)生的時候判斷原因并采取措施避免故障擴大化）已經(jīng)落伍，的產(chǎn)品嵌入了預測性維護技術(shù)，使得人們可以通過Internet及時了解重要技術(shù)參數(shù)的動態(tài)趨勢，并采取預防性措施。比如：關(guān)注電流的升高，負載變化時評估尖峰電流，外殼或鐵芯溫度升高時監(jiān)視溫度傳感器，以及對電流波形發(fā)生的任何畸變保持警惕。

從故障診斷到預測性維護

化和多樣化

　　雖然市場上存在通用化的伺服產(chǎn)品系列，但是為某種特定應用場合專門設(shè)計制造的伺服系統(tǒng)比比皆是。利用磁性材料不同性能、不同形狀、不同表面粘接結(jié)構(gòu)（SPM）和嵌入式永磁（IPM）轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機出現(xiàn)，分割式鐵芯結(jié)構(gòu)工藝在日本的使用使永磁無刷伺服電機的生產(chǎn)實現(xiàn)了率、大批量和自動化，并引起國內(nèi)廠家的研究。

小型化和大型化

　　無論是永磁無刷伺服電機還是步進電機都積極向更小的尺寸發(fā)展，比如20，28，35mm外徑；同時也在發(fā)展更大功率和尺寸的機種，已經(jīng)看到500kW永磁伺服電機的出現(xiàn)。體現(xiàn)了向兩極化發(fā)展的傾向。

其他動向

　　發(fā)熱抑制、靜音化、清潔技術(shù)等。