【導(dǎo)讀】智能運(yùn)動(dòng)控制是高度敏捷且可持續(xù)制造的核心，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中從泵到傳送帶、擠壓沖床再到機(jī)器人，電機(jī)及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器起到舉足輕重的作用。電機(jī)在我們生活中已極其普遍，現(xiàn)安裝電機(jī)約有上億臺(tái)，每年新增部署約千萬(wàn)臺(tái)。
智能運(yùn)動(dòng)控制是高度敏捷且可持續(xù)制造的核心，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中從泵到傳送帶、擠壓沖床再到機(jī)器人，電機(jī)及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器起到舉足輕重的作用。電機(jī)在我們生活中已極其普遍，現(xiàn)安裝電機(jī)約有上億臺(tái)，每年新增部署約千萬(wàn)臺(tái)。
伺服系統(tǒng)在工業(yè)系統(tǒng)扮演著重要角色，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過(guò)收集和傳輸電機(jī)數(shù)據(jù)，有效的支持了數(shù)字化轉(zhuǎn)型和敏捷生產(chǎn)，并且通過(guò)提高部署電機(jī)的能效以減少碳排放來(lái)對(duì)可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生重大影響。工業(yè)消耗的能源約占總能源的30%，而電機(jī)消耗了大約70%的工業(yè)能源，如果每臺(tái)電機(jī)通過(guò)適當(dāng)?shù)呢?fù)載匹配及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器都以盡可能高效的方式驅(qū)動(dòng)，全球能源用量則有望減少10%。
ADI最新上線的解決方案《ADI面向高性能伺服驅(qū)動(dòng)器的可持續(xù)運(yùn)動(dòng)控制解決方案》從工業(yè)電機(jī)控制系統(tǒng)、工業(yè)電機(jī)控制中的電流反饋、工業(yè)以太網(wǎng)連接以及網(wǎng)絡(luò)安全四個(gè)方面，為大家介紹了智能運(yùn)動(dòng)的全套解決方案。
變速驅(qū)動(dòng)器和以此為基礎(chǔ)的多軸機(jī)械的主要趨勢(shì)是朝著更廣泛、更透明的互聯(lián)互通邁進(jìn)，如今表現(xiàn)為在更廣泛的工業(yè)系統(tǒng)中通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行連接，這給控制、實(shí)時(shí)洞察和生產(chǎn)力帶來(lái)了巨大的優(yōu)勢(shì)，但也提出了與網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)的新挑戰(zhàn)。
圖1：變速電機(jī)驅(qū)動(dòng)器架構(gòu)
變速電機(jī)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)框架概述
圖1框圖示例了中高性能變速驅(qū)動(dòng)器的典型信號(hào)鏈，大體有幾大主要模塊：
高壓電源
控制電源
編碼器
控制器
三相逆變器
信號(hào)隔離
安全控制
安全連接
逆變器及控制信號(hào)關(guān)鍵元件概述
在逆變和控制信號(hào)鏈中，ADI擁有廣泛的產(chǎn)品線且提供了系統(tǒng)魯棒性，圖2示出了信號(hào)鏈中的若干關(guān)鍵器件：
電流檢測(cè)
編碼器
編碼器RS485接口
控制器
工業(yè)以太網(wǎng)連接
電源
圖2. 逆變器及控制信號(hào)鏈關(guān)鍵元件示例
第一部分中關(guān)于變速電機(jī)驅(qū)動(dòng)器架構(gòu)的幾大模塊以及信號(hào)鏈中的關(guān)鍵器件，文檔《ADI面向高性能伺服驅(qū)動(dòng)器的可持續(xù)運(yùn)動(dòng)控制解決方案》中都做了詳細(xì)的介紹，建議下載文檔查看。
電流反饋是伺服驅(qū)動(dòng)器整體控制性能的基本組成部分，在進(jìn)行電流反饋路徑的設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意幾個(gè)部分：
1）電流測(cè)量需要與PWM周期同步，盡量不將高頻開關(guān)電流紋波引入反饋路徑，通常采用14至16位測(cè)量分辨率對(duì)至少兩個(gè)電機(jī)相位同時(shí)采樣， 延遲低至微秒級(jí)以便控制環(huán)路能夠在電流PWM周期內(nèi)做出響應(yīng)；
2）低失調(diào)漂移是一個(gè)重要特性，這有助于盡可能地減少由相間偏移引起的任何扭矩紋波；
3）電流測(cè)量需要被隔離或在較低的電壓系統(tǒng)中進(jìn)行且具有高共模能力。
電流反饋實(shí)現(xiàn)的幾種不同方法
電流反饋的實(shí)現(xiàn)方法并非唯一，大致可以概括為如下幾種：
串聯(lián)分流器檢測(cè)
隔離電流檢測(cè)
類相分流電阻檢測(cè)
電流電壓反饋主要器件及規(guī)格
下面列出了伺服電機(jī)電流和電壓反饋設(shè)計(jì)中若干器件的重要規(guī)格：
ADuM770x：隔離式Σ-? ADC，超低失調(diào)漂移有助于減少扭矩紋波。
ADuM4195-1：用于電壓和電流反饋的新型隔離放大器。通
AD7380：先進(jìn)的雙通道同步16位或14位SAR ADC
AD8411：適用于較低電壓系統(tǒng)的高共模電流檢測(cè)放大器
圖3.電流反饋方案示例
第二部分電流反饋實(shí)現(xiàn)的方法、電流電壓反饋主要器件及規(guī)格在問(wèn)文檔《ADI面向高性能伺服驅(qū)動(dòng)器的可持續(xù)運(yùn)動(dòng)控制解決方案》中均做了詳細(xì)的介紹和舉例，請(qǐng)下載文檔查看。
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