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丹佛斯變頻器FC302驅(qū)動器驅(qū)動HIPERFACE編碼器反饋的伺服永磁同步電機的應(yīng)用

時間:2022-12-20    作者:津信變頻    點擊:次
引言:隨著生產(chǎn)速度和精度的提高,越來越多的設(shè)備需要使用伺服驅(qū)動。丹佛斯公司針對驅(qū)動應(yīng)用開發(fā)了高性能的FC302系列伺服驅(qū)動器,適用于各種伺服永磁同步電機。伺服永磁同步電機有各種位置反饋裝置,常見的有旋轉(zhuǎn)變壓器,EnDat絕對位置編碼器,SSI絕對位置編碼器等。Hiperface編碼器也是一種常見的高精度編碼器,但是國內(nèi)目前使用較少,因此需要對其具體應(yīng)用方法作詳細介紹。

一、HIPERFACE編碼器工作原理
HIPERFACE編碼器是一種串行絕對位置和正余弦模擬量信號混合編碼器,內(nèi)部原理框圖見圖1。
 
 
 
編碼器有每轉(zhuǎn)2n周期的正、余弦模擬量信號輸出,又有RS485通訊絕對位置數(shù)字量信號輸出。正、余弦模擬量信號送入編碼器選件卡以后,又被分為兩路。一路經(jīng)比較器整形以后變成A、B相增量脈沖信號,送入計數(shù)器,如同普通的增量編碼器;另一路放大后送入A/D轉(zhuǎn)換器,作絕對位置解碼用,如同普通的旋轉(zhuǎn)變壓器。RS485串行通信接口默認通信速率為9600Bd。
HIPERFACE編碼器同時解決了轉(zhuǎn)速、永磁同步電機換向位置檢測和高精度角度位置的檢測的問題。上電初始,驅(qū)動器先通過RS485串行接口讀出當前的絕對角度位置;然后根據(jù)增量脈沖信號獲取當前位置;高精度的正、余弦模擬量信號能提供極高精度的位置信息;而與此同時,信號頻率即使在很高的轉(zhuǎn)速下依然保持在相對較低的水平,因而能傳輸較遠的距離。
 
二、接線:
丹佛斯編碼器選件卡MCB102支持長線驅(qū)動增量形編碼器、EnDat絕對位置編碼器、SSI絕對位置編碼器和HIPERFACE接口編碼器。當接HIPERFACE接口編碼器時,接線圖如圖2所示。





三、驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置:
    以下以FC302驅(qū)動施耐德伺服永磁同步電機BSH1002M11F2A(SKS360 HIPERFACE編碼器反饋)為例,說明驅(qū)動器的參數(shù)設(shè)置辦法。FC302驅(qū)動器加裝了MCB102編碼器反饋選件卡和MCO305運動控制選件卡。

  1.  控制方式和電機選擇:
參數(shù)號 參數(shù)名稱 設(shè)定值
1-00 控制方式 [1] 閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制
或 [2] 轉(zhuǎn)矩控制(帶轉(zhuǎn)速反饋)
1-01 電機控制原理 [3] 磁通矢量帶反饋
1-02 電機磁通矢量控制反饋源 [2] MCB102
1-10 電動機選擇 [1] 隱極永磁同步電機
     
 

  1.  永磁同步電機的電機參數(shù):
永磁同步電機參數(shù)除了電機額定電流、額定轉(zhuǎn)速、額定轉(zhuǎn)矩、電機極數(shù)、定子電阻之外,還有自己的特有參數(shù):1000rpm時感應(yīng)電勢和d軸電感。
  查閱電機說明書,得到電機參數(shù)表1:


    380V驅(qū)動器內(nèi)部直流電壓約530V,考慮20%欲量,應(yīng)選擇400Vdc選此組電機額定參數(shù),因此得到電機額定電流2.30A、額定轉(zhuǎn)速2000rpm、額定轉(zhuǎn)矩5.20Nm和電機極數(shù)8極。
  
電機參數(shù)表2:
 
查電機參數(shù)表2得到電機1000rpm時感應(yīng)電勢146V;R20U-V為8.6Ω,換算為丹佛斯的“定子電阻”,需要除2;LdU-V為43.20mH,換算為丹佛斯的d軸電感需要除。
變頻器內(nèi)電機參數(shù)設(shè)置如下:

參數(shù)號 參數(shù)名稱 設(shè)定值
1-24 電機額定電流 2.30   A
1-25 電機額定轉(zhuǎn)速 2000  rpm
1-26 電機額定轉(zhuǎn)矩 5.20   Nm
1-30 定子電阻 4.3   Ω
1-37 d軸電感 24.94  mH
1-39 電機極數(shù) 8     極
     
 
  1.  編碼器參數(shù):
 查閱編碼器說明書,得到編碼器參數(shù)表:



參數(shù)號 參數(shù)名稱 設(shè)定值
17-10 增量信號類型 [2]  正弦1Vpp
17-11 增量脈沖分辨率 128  ppr
17-20 絕對協(xié)議選擇 [1]  HIPERFACE
17-21 絕對編碼器分辨率 4096  ppr
17-34 HIPERFACE波特率 [4]  9600

四、轉(zhuǎn)子磁極位置偏差校準辦法:永磁同步電機的矢量控制需要知道電機轉(zhuǎn)子的確切角度位置,由于廠家安裝的原因,絕對編碼器反饋的位置與電機轉(zhuǎn)子的零位存在相位差,所以需要通過調(diào)試測得此相位差。丹佛斯FC302驅(qū)動器測試此相位差的具體調(diào)試步驟如下:
 
 
 
 
 五、位置控制方法:
丹佛斯運動控制卡MCO305具有多種運動控制功能,可以實現(xiàn)絕對或相對位置定位,角度或速度同步控制,電子凸輪控制等功能。MCO305本體有兩個編碼器輸入接口,支持增量或SSI多圈絕對位置編碼器。其中一個接主機編碼器信號,另一個接本機編碼器信號。當本機編碼器信號來自選件卡MCB102時,需要設(shè)置以下參數(shù):

參數(shù)號 參數(shù)名稱 設(shè)定值
32-50 從機反饋來源 [3]  電機控制反饋來源(MCB102)
32-01 編碼器分辨率 1024  ppr
現(xiàn)在電機每轉(zhuǎn)一圈,當前位置就會增加4096
     

六、運行效果:
電機空載運行時電流只有約0.06A,定位響應(yīng)很快,完全滿足用戶的要求。


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