弯管机伺服电机驱动器的选型
1 伺服电机驱动器概述
弯管机伺服驱动器也叫伺服放大器，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。 目前主流的伺服放大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，事项数字化、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。
伺服放大器一般可以采用位置、速度和力矩三种控制方式，主要应用于高精度的定位系统，目前是传动技术的高端。
2. 三菱伺服电机驱动器简介
本次机床测控系统的设计选用三菱通用伺服放大器。三菱通用伺服MELSERVO-J3系列是在MELSERVO-J2-Super系列基础上开发的性能更高、功能更丰富的交流伺服。控制模式有位置控制、速度控制和转矩控制三种。还可以选择位置/速度切换控制，速度/转矩切换控制和转矩/位置切换控制。所以本伺服不但可以用于机床和普通工业机械的高精度定位和平滑的速度控制，还可以用于线控制和张力控制等，应用范围十分广泛。此外，本产品有USB和RS-422串行通信功能，可以使用装有伺服设置软件的个人计算机，进行参数的设定、试运行、状态显示的监控和增益调整等。本产品的实时自动调整功能可以根据机械自动调整伺服的增益。MELSERVO-J3系列伺服电机采用了分辨率为262144脉冲/转的绝对位置编码器，与MELSERVO-J2-Super系列相比，可以进行更高精度的控制。伺服放大器只需安装电池，就可以构成绝对位置检测系统。这样，只需进行一次原点设定，在电源开启和报警发生时就不再需要原点回归。三菱伺服电机驱动器外观图及信号定义如下图2-1所示:
(1) 位置控制模式
可以使用最大1Mpps的高速脉冲串对电机的转动速度和方向进行控制，执行分辨率为262144脉冲/转的高精度定位。另外还提供了位置平滑功能，可以根据机械情况从两种模式中进行选择。当位置指令脉冲急剧变化时，可以实现更平稳的启动和停止。由于急剧加减速或过载产生的主电路过流会影响功率晶体管，所以伺服放大器采用了嵌位电路以限制转矩。转矩的限制可用通过外部模拟量输入或参数设置的方式调整。
(2) 速度控制模式
通过外部模拟速度指令(DC0～±10V)或参数设置的内部速度指令 (最大7速 )，可对伺服电机的速度和方向进行高精度的平稳控制。另外，还具有用于速度指令的加减速时间常数设定功能、停止时的伺服锁定功能和用于外部模拟量速度指令的偏置自动调整功能。
(3) 转矩控制模式
通过外部模拟量转矩输入指令 (DC0～±8V)或参数设置的内部转矩指令可以控制伺服电机的输出转矩。具有速度限制功能（外部或内部设定），可以防止无负载时电机速度过高，本功能可用于张力控制等场合。
在本次四轴数控弯管机机床中，弯曲旋转C轴、转料B 轴以及机头左右控制X轴主要工作在位置模式，而送料Y轴则工作在位置和转矩两种模式下，通过程序对两种模式的转换控制来实现送料的过程。控制不同轴需要用到不同的私服驱动器和相对应的伺服电机，各轴伺服驱动器和伺服电机的配合如下表2-2所示:
2、伺服电机必须配合相对应的伺服驱动器使用。
3、HF-SP为电机系列号，702中‘7’表示电机额定输出功率为7KW，‘2’表示电机额定转速为2000r/min。
图2-1 伺服电机驱动器外观图及信号定义