交流伺服驱动从原理到完全应用

第1篇　交流调速基础

第1章　交流电机控制系统概述　3

1.1　发展概况与分类　3

1.2　变频器与伺服驱动器　5

1.3　交流伺服系统的结构与典型产品　9

1.3.1　伺服系统的结构　9

1.3.2　典型产品简介　10

第2章　交流伺服原理与系统　14

2.1　电机控制的基本理论　14

2.1.1　电磁感应定律与电磁力　14

2.1.2　电机运行的力学基础　15

2.2　交流伺服电机的运行原理　18

2.3　交流电的逆变　21

2.3.1　电力电子器件概述　21

2.3.2　整流电路的工作原理　25

2.3.3　逆变电路的基本形式与工作原理　28

2.4　pwm逆变原理　31

2.4.1　pwm逆变原理与特点　31

2.4.2　pwm波形的产生　34

2.5　无刷直流电机伺服驱动系统　35

.2.5.1　无刷直流电机调速原理　35

2.5.2　无刷直流电机调速系统　37

2.6　永磁同步电机伺服驱动系统　39

2.6.1　交流永磁同步电机的矢量控制原理　39

2.6.2　交流永磁同步电机控制系统　41

第3章　交流伺服系统设计基础　44

3.1　交流调速系统的性能比较　44

3.1.1　交流调速系统的主要技术指标　44

3.1.2　交流调速系统的性能比较　46

3.2　交流伺服进给系统设计　48

3.2.1　伺服电机的基本选择　49

3.2.2　进给系统的稳态设计　50

3.2.3　伺服进给系统的动态设计　55

3.3　驱动器主回路的设计与计算　59

3.3.1　驱动器及交流主回路附件选择　59

3.3.2　直流主回路附件选择　62

3.4　电气柜散热设计　66

3.4.1　发热量与散热能力的计算　66

3.4.2　热交换器与空调的选择　68

3.5　安装与连接设计　69

3.5.1　工作条件与安装设计　70

3.5.2　连接设计　72

3.5.3　干扰及其预防　74

3.5.4　接地系统设计　75

3.5.5　安装与连接图设计　78

第2篇　安川交流伺服驱动器的应用

第4章　产品规格与电路设计　83

4.1　产品规格与技术性能　83

4.1.1　σⅱ系列驱动器　83

4.1.2　σⅴ系列驱动器　88

4.2　硬件组成与选择　94

4.2.1　硬件组成　94

4.2.2　σⅱ系列驱动器与附件选择　95

4.2.3　σⅴ系列驱动器与附件选择　97

4.3　电气连接总图　100

4.3.1　σⅱ系列驱动器连接总图　100

4.3.2　σⅴ系列驱动器连接总图　105

4.4　主回路设计　108

4.4.1　输入电源与要求　108

4.4.2　主回路设计　110

4.4.3　滤波器的连接　115

4.5　控制回路设计　116

4.5.1　开关量输入/输出连接　116

4.5.2　给定与检测回路连接　121

4.5.3　全闭环接口电路　123

4.6　开关量输入/输出功能及其定义　126

4.6.1　开关量输入　127

4.6.2　开关量输出　129

4.7　电路设计实例　132

第5章　驱动器操作与快速调试　139

5.1　驱动器的基本操作　140

5.1.1　操作显示单元说明　140

5.1.2　驱动器的初始检查　142

5.1.3　点动与回参考点试验　145

5.2　驱动器参数的设定　148

5.2.1　参数的显示与保护　148

5.2.2　参数的设定　150

5.3　速度控制的快速调试　152

5.3.1　连接要求与调试步骤　153

5.3.2　参数的基本设定与调整　153

5.4　位置控制的快速调试　157

5.4.1　连接要求与调试步骤　157

5.4.2　位置指令的选择与要求　158

5.4.3　基本参数的设定　162

5.5　驱动器的在线自动调整　163

5.5.1　σⅱ系列驱动器的在线自动调整　163

5.5.2　σⅴ系列驱动器的在线自动调整　166

5.6　绝对编码器的使用　168

5.6.1　连接要求　168

5.6.2　数据初始化与设定　170

5.6.3　绝对位置的输出　172

5.7　位置全闭环控制　174

5.7.1　系统结构　174

5.7.2　参数的设定与调整　176

第6章　功能与参数　178

6.1　控制方式及切换　178

6.1.1　驱动器的控制方式　178

6.1.2　控制方式的切换　182

6.2　驱动器的停止与制动　183

6.2.1　正常停止与动态制动　183

6.2.2　安全输入与硬件基极封锁　186

6.2.3　机械制动器及其控制　189

6.3　调节器结构与参数　192

6.3.1　闭环调节器原理　192

6.3.2　调节器的基本设定　194

6.3.3　增益切换控制　196

6.4　位置调节器的设定　198

6.4.1　位置调节原理与参数　198

6.4.2　位置调节器结构　200

6.5　速度调节器的设定　203

6.5.1　速度调节器结构　203

6.5.2　调节器参数及其设定　205

6.6　转矩调节器的设定　208

6.6.1　转矩调节器的结构　208

6.6.2　调节器参数及其设定　210

6.7　驱动器参数总览　216

第7章　状态监视、辅助调整与维修　223

7.1　驱动器的状态监视　223

7.1.1　操作单元显示　223

7.1.2　模拟量输出监视　225

7.2　驱动器的辅助调整　228

7.2.1　辅助调整功能与参数　228

7.2.2　辅助调整的操作　230

7.2.3　共振检测与陷波器设定　233

7.2.4　无电机试运行　236

7.3　驱动器报警与处理　237

7.3.1　基本说明　237

7.3.2　σⅱ系列驱动器故障分析与处理　238

7.3.3　σⅴ系列驱动器故障的分析与处理　242

第3篇　三菱交流伺服驱动器的应用

第8章　mr-j3系列驱动器的规格与电路设计　251

8.1　产品规格与技术性能　251

8.1.1　型号与规格　251

8.1.2　技术特点与性能　253

8.1.3　配套伺服电机　255

8.2　硬件组成与附件选择　257

8.2.1　硬件组成　257

8.2.2　驱动器及附件选择　259

8.3　电气连接总图　260

8.3.1　连接总图　260

8.3.2　连接端与功能　262

8.3.3　伺服电机的连接　265

8.4　主电路设计　268

8.4.1　输入电源与要求　268

8.4.2　主回路设计　270

8.4.3　分离型驱动主回路设计　274

8.5　控制电路设计　275

8.5.1　开关量输入/输出电路　276

8.5.2　给定输入与位置反馈输出电路　277

8.5.3　绝对编码器与连接电路　279

8.6　di/do信号功能定义　280

8.6.1　开关量输入　280

8.6.2　开关量输出　285

第9章　mr-j3系列驱动器的功能与参数　290

9.1　mr-j3系列驱动器参数总览　290

9.2　常用功能与参数　299

9.2.1　控制方式选择与切换　299

9.2.2　转矩与速度限制　301

9.2.3　加减速与停止控制　303

9.2.4　机械制动器控制　306

9.2.5　模拟量输出监视　308

9.3　调节器结构与参数　309

9.3.1　调节器结构　309

9.3.2　增益的切换控制　312

9.3.3　位置调节器与参数　313

9.3.4　速度调节器与参数　316

9.3.5　转矩调节器与参数　316

9.4　数据通信与网络控制　319

9.4.1　通信与网络接口　319

9.4.2　通信命令与格式　322

9.4.3　驱动器数据的读出　324

9.4.4　数据写入与试运行控制　330

9.4.5　数据通信实例　334

9.5　绝对编码器的数据传送与零点设定　339

9.5.1　使用条件与数据传送方式　339

9.5.2　绝对位置的di/do传送　341

9.5.3　绝对零点的设定　346

第10章　mr-j3系列驱动器的操作、调试与维修　348

10.1　驱动器的显示与操作　348

10.1.1　电源通断控制与操作单元说明　348

10.1.2　驱动器的状态显示　350

10.1.3　参数的显示与设定　354

10.1.4　驱动器的其他操作　356

10.2　驱动器的快速调试　358

10.2.1　位置控制的快速调试　358

10.2.2　速度控制的快速调试　364

10.3　驱动器的调整　367

10.3.1　调整模式与功能　367

10.3.2　在线自动调整步骤　370

10.3.3　手动调整　372

10.3.4　自适应调整　375

10.4　故障与报警的处理　377

10.4.1　故障及其处理　378

10.4.2　报警与警示的处理　380

第11章　mr-j2s系列驱动器的使用与维修　387

11.1　产品规格与技术性能　387

11.1.1　驱动器规格与性能　387

11.1.2　配套伺服电机　389

11.2　电气连接与电路设计　394

11.2.1　驱动器连接　394

11.2.2　电机与编码器连接　400

11.2.3　控制电路设计　402

11.3　功能与参数对照　404

第12章　mr-es系列驱动器　411

12.1　产品规格与技术性能　411

12.2　硬件组成与电路设计　414

12.2.1　硬件组成　414

12.2.2　驱动器连接　415

12.2.3　电机连接　421

12.2.4　电路设计　423

12.3　功能与参数对照　425

第4篇　松下交流伺服驱动器的应用

第13章　minas a4系列驱动器的规格、性能与设计　437

13.1　产品规格与技术性能　437

13.1.1　驱动器规格与性能　437

13.1.2　配套伺服电机　440

13.2　电气连接与电路设计　445

13.2.1　驱动器连接　445

13.2.2　电机与编码器连接　451

13.2.3　电路设计　453

13.3　输入/输出功能及定义　457

13.3.1　di信号功能与定义　457

13.3.2　do信号功能与定义　460

13.3.3　ai/ao信号功能与定义　463

13.4　驱动器参数总表　464

第14章　minas a4系列驱动器的操作、调试与维修　476

14.1　驱动器操作　476

14.1.1　操作单元与显示　476

14.1.2　输入/输出状态显示　479

14.1.3　参数的显示与写入　481

14.2　驱动器的快速调试　482

14.2.1　初始检查与调试　482

14.2.2　位置控制的快速调试　485

14.2.3　速度控制的快速调试　490

14.3　驱动器的自动调整　493

14.3.1　功能与调整方式　493

14.3.2　常规自动调整　495

14.3.3　实时调整与自适应调整　497

14.4　驱动器报警与处理　499

14.4.1　驱动器报警及处理　499

14.4.2　驱动器故障分析与处理　504

第15章　minas a5系列驱动器　506

15.1　产品规格与技术性能　506

15.1.1　驱动器规格与性能　506

15.1.2　伺服电机与技术参数　508

15.2　电气连接与电路设计　512

15.3　minas a5系列驱动器参数　515

15.3.1　参数一览表　515

15.3.2　参数说明　533

15.4　操作与维修　537

15.4.1　操作单元与显示　537

15.4.2　minas a5新增操作功能　539

15.4.3　驱动器报警与处理　541

附录1　安川σⅱ系列伺服电机与参数　542

附录2　安川σⅴ系列伺服电机与参数　552

附录3　三菱mr-j3系列伺服电机与参数　561

附录4　三菱j3系列伺服电机安装尺寸　576

附录5　三菱mr-es系列伺服电机技术参数与安装尺寸　586