一.电机电流,电压
1. ZYMC系列直流电机伺服驱动器电流信号（VI）用下图方式取得，电流信号主体可实现四个功能:
(1).电流指示信号输出 (2).IRF（电流补偿） (3).限流 (4).过流保护。
2. 电机电流的测试通常是在电机回路串接一个电流表取得(±20A,±30A,±50A,见下图),单极性电流表只能测
一个方向电流,用户也可在电机回路串接一个１欧姆左右大功率电阻Ｒ，利用I=V/R估算出电机电流。
3. 测得电机两端电压波形为正或负的脉冲波,其脉冲波宽度受速度值控制,当停转时（电机速度值为0V时）电
机两端电压波形如下图所示（ Vpp = ±60V )。
4. 用户如果想用示波器测电机两端电压波形，则必须用隔离示波器，否则可能造成B端或C端对地短路（见下图）。
5. 用户如果想用万用表测电机两端电压值，则必须小心不要使表棒短接，否则过流保护电路来不及反应。
返回本页首
二.电源与外部保护
驱动器电源是系统工作时重要而且必不可少的环节,用户在使用中应了解:
1. 设计电源变压器时要注意
电源变压器输出E1与直流电压HV之间为1.414倍的关系,例如E1=100V,则HV=141V(当带上负载后,HV会略有下降)。
2. 电容C1起着储能与能量交换的作用,在满足电压要求情况下该值越大越好(通常: C1=2000uF-20000uF,耐压
取HV的1.5倍),由于内部电容C2受机箱尺寸限制不能取的很大,所以在高压大功率驱动系统中C1必不可少。
如果用户是使用蓄电池做为驱动器电源,它相当C1值无限大,无须再加电容。
3. 驱动器内部有过流保护电路,然而由于使用环境的复杂性及用户对系统的熟悉程度,对很多用户来说,外部保
护依然十分重要和必要(特别在大功率控制,进口设备改造,被控对象的不确定及其它重要控制场合),根据国
外使用范例,比较好的方法是在电机和电源回路各串接一个保险丝。
注:大部分情况下,流过电机的电流是电源电流(HV处)的约四倍左右。
4. 在高压大功率驱动系统中,电源合闸后会通过电容C1产生很大的浪涌电流，利用下面合闸浪涌电流抑制电路
可有效抑制浪涌电流的产生。动作原理为:
电源开机，继电器由于R,C1充电放缓吸合,当延迟一段时间后，HV达到最高值,此时继电器吸合,继电器开关
接通将R短路,使之不影响正常工作时电源功率。当工作完毕电源关机后,HV通过R2,R3放电,迅速回到0V。
返回本页首
三.电机超低速运转
电机低速或超低速运转时稳速效果及其它性能的好坏主要取决于电机的性能参数，与直流电机驱动器无明
显直接关系，如果选用低速直流电机且测速发电机的灵敏度比较高，则电机工作时的低速性能肯定好。
试验1：
在电机旋转1圈/60分钟的试验中，电机驱动器电压为60V，电机后轴装有一编码器，由运动控制卡发速度信
号给直流电机驱动器，运动控制卡的编码器接口接到编码器，通过软件编程，实时采集，记录和显示编码器的
脉冲数值。
试验目的有四个：
一是从编码器零位开始到编码器零位结束所记录的脉冲数应该是编码器总线数的四倍（卡内有四细分电路）。
二是测出电机旋转一圈时所花的时间。
三是在电机速度值为0000时，电机应不转，编码器读数应不变。
四是人为在电机轴上加负载扰动而电机速度应不变。
试验结果：
因为编码器在整个试验过程中仅做为位置和速度检测用，电机低速旋转的稳定性完全取决于运动控制卡输出
速度值的稳定性，直流电机驱动器，直流电机和测速发电机，试验表明，当使用不同的直流伺服电机时，低速
性能是有一些差别的。
试验2：
在电机旋转1圈/24小时的试验中，电机驱动器电压为48V，电机为低速直流力矩电机，与电机同轴装有高
分辨率钢带码，钢带码信号输出送到运动控制卡，在运动控制卡内，钢带码信号一路通过F/V转换做为速度反
馈信号，另一路通过计数器做为位置信号。通过对运动控制卡的软件编程，可以实时检测，调整电机速度。
返回本页首
四.如何实现电机变速时有升降速，如何限制泵升电压
用户在很多场合(比如大型天文光学望远镜)不允许电机高速起动,停止或换向，因为这样会产生很大的机械震
动从而会影响到光学精度，用下图所示的方法可实现电机变速时有升降速，从而使速度信号不会产生突变，用户也
可以在后台控制系统上通过软件实现上述功能。
电机驱动器在高速启停,换向时，会产生泵升电压，泵升电压往往会高出驱动器额定电压很多，转速越高，泵
升电压越高。 驱动器在低电压下使用时，泵升电压影响不大，但在高电压，大功率情况下使时，泵升电压有时会
损坏功放电路。
高电压，大功率驱动器出厂时，内部通常装有压敏电阻，当泵升电压超过压敏电阻工作电压时，压敏电阻瞬
间可以通过高达数千安的释放电流，从而抑制泵升电压的进一步升高，用户也可以用以下方法降低泵升电压：
1.尽可能加大驱动器外部电源滤波电解电容的容量。
2.软件编程时控制电机速度值线性变化,不使其产生突变。
3.驱动器外部加RC(或C)滤波，使送到驱动器上的速度值不产生突跳(如上图所示)。
4.用外接分流器的方式将泵升电压限制在一定范围（了解国外产品）
动作原理： 如下图所示,电压比较器负端稳在+12V电平上，正端调节到+11V到+11.5V左右，当泵电压升高到高
于设定值时，比较器输出高电平，触发MOSFET管导通，大电流通过R4释放到地，从而限制了泵电压的升高。
返回本页首
五.电机轴上安装编码器干扰问题的解决
ZYMC系列直流电机驱动器在控制直流电机运行时，做为对比试验，在电机轴上分别装了1000线和12500
线编码器，试验中编码器线长20米，运动控制卡中有编码器四细分电路，电机旋转一圈分别为4000和50000
个脉冲。试验发现当电机轴上装有低分辨率编码器时，运动控制卡读数准确，旋转多圈后的累计误差等于
零，而当采用高分辨率的编码器后，运动控制卡读数出现错误，表现为少计脉冲。后在电路中加入如下图
所示的LC滤波电路，上述问题得到完全解决。
返回本页首
六.驱动器输出串接电感L或组成LC滤波可改进系统性能
案例1：用户在对进口机床改造时，遇到了低电感系数电机（国外叫："pancake"and"basket-wound"），此时
驱动器接上后电机不转。遇到这种情况，只要在电机回路串接一个不小于200UH的电感器就好了。
案例2：用户系统工作时,能听到电机电流产生的纹波杂音,后在驱动器输出串接如上图所示LC滤波，杂音全无。
案例3：用户手头上的驱动器电压高于电机电压很多，使用LC滤波不仅改进了系统性能，而且大大降低了VM峰值
（见下图）。
注意事项:
1.用户不可用50HZ电源滤波器或用普通电源变压器磁芯绕制电感，因频响太低，会造成驱动器短路。
2.驱动器电源电压很高时，上图中C1，C2除需满足电压要求外,其容量要适当减小，否则电感会很热。
返回本页首
七.驱动器与电源，电机之间波形分析图
返回本页首
八.用驱动器组成模拟位置环
返回本页首
九.常用速度控制方式
返回本页首
十.系统干扰问题的解决
用户单台(或者多台)驱动器组成系统时，为了最大限度减小干扰，请注意以下事项：
1.控制信号线最好用带屏蔽的双绞线，且尽可能远离其它线。
2.电机线与测速反馈线最好分别用带屏蔽的双绞线，中间部分应尽可能保持分开。
3.电源线最好用带屏蔽的双绞线，线要尽可能的短，若电源线较长，则最好在驱动器入口处外加一个不小于
1000U的电解电容（见下图C2）。
4.所有屏蔽电缆应在一合适点接地，多台驱动器相连接时，电源线应在一点引出，如下图所示。
5.更多了解请点击此处了解国外详细介绍)
返回本页首
十一.速度值为零时,电机的零位漂移
案例:
很多用户反映,在用驱动器,直流电机,直流测速机组成速度闭环系统时，在驱动器速度值为零的情况下,电机时
常会出现慢速漂移现象。
原因：
1.主要原因是在测速发电机。因为大多数测速发电机其特性不是完全线性的，电刷与换向器之间有接触电压
降，会出现死区，死区大小与电刷材料的性质，电刷的接触压力及周围环境条件等有关。据资料介绍，测速
发电机理想与实际的特性曲线如上图所示，当反馈信号Uf=0时，对驱动器而言,此时整个驱动器主环路系统
如同开环运行(开环增益可达数千倍以上)，从而导致了系统零速度时的漂移现象。
2.系统接地不够合理，输入速度信号本身不够稳定。
解决：
1.此类问题属于国内外驱动器产品共性问题。通常高灵敏测速机性能好一些，低灵敏测速机性能差一些，用户
在进行系统设计时，可考虑选择较好的电机，测速机组。
2.根据国外使用经验，将驱动器外壳地，电机地和电源地在某一点上合理接地，可以很大程度上减少漂移。
3.ZYMC系列直流电机驱动器在P1.6脚有一控制停机信号,在要求速度值为零电机不转时,使该脚为高电位,即可
控制电机完全不转。
4.ZYMC系列直流电机驱动器的SW1开关控制主环路PID参数调节，当它接通时其工作模式为电流模式（无测速机
模式），此时主环路增益很低，此方法可使电机不产生漂移，但控制灵敏度会降低。
5.很多用户系统中有编码器做为位置闭环,有了位置闭环,漂移问题很容易通过软件解决。
返回本页首
十二.关于驱动效率的讨论
在下图中,设Vdd为电机驱动电源,IM为流过电机的电流,Vmg1,Vr0,Vmg4分别为MG1,R0(电流采样电阻),MG4上
的压降,电机两端电压等于:
Vmotor = Vdd - Vmg1 - Mr0 - Vmg4
设功率场效应管(MOSFET)的内阻Rds=40毫欧,电流采样电阻R0=20毫欧,则总内阻=100毫欧。
设Vdd=24V，IM=20A，
则电机两端电压：Vmotor = 24V - 0.8V - 0.4V - 0.8V = 22V
驱动效率为：22 ÷ 24 = 0.91（91%）
由分析可见,驱动器的驱动效率与流过电机的电流,功率场效应管的内阻Rds和电流采样电阻R0的大小有关,另
外为保证MG1,MG3高端功率管能正常工作及防止共态穿透现象发生,通常驱动控制逻辑部分会占用很少一部分
PWM资源,故通常的驱动效率在85%-95%之间。
由上分析可见，用户若想提高驱动效率只需将驱动器电源电压适当提高即可。
返回本页首
十三.关于光电隔离
用户使用单片机中的PWM信号做为速度调节信号时，有时为消除干扰会采用光电隔离技术，遇到这种情况，
首先可选用我公司带光隔驱动器，若已选用无光隔驱动器，则可按下图外接光隔电路，需要注意一点的是若单
片机的PWM频率很高，则应将P521换成高速光偶（如：6N137），同时将R1取值约300欧。
返回本页首
十四.关于系统设计时驱动器的选择
用户进行系统设计时应首先确定机械结构，根据机械结构确定机械速比，力和转速，最后折算到电机轴上
确定出电机的力矩和转速，由电机力矩和转速查表找出该款电机的电压，电流参数，由电机电压和电流参数查
驱动器参数表选择出合适的驱动器。
例如系统设计选择一款直流伺服电机:
工作电压: 160V， 额定电流: 4A， 额定转速: 1500转/分
查驱动器参数表选择ZYMC-11系列产品中的6A/190比较合适，它的工作电压为190V，工作电流为6A。
注：用户如果希望电机最高转速能达到电机额定转速（见十二，驱动效率），可在设计驱动器电源时将电压值
适当提高（比如选在170V-180V）就可以了。
返回本页首
十五.关于利用驱动器实现正,反方向限位
新版直流伺服驱动器产品已加有正，反限位功能，早期版本用户如果希望增加正，反方向限位信号，可在
ZYMC-11系列产品中，打开机盖，加两个4148二极管到P3的9脚和7脚（左数），这样在驱动器外部便可从P1-13
和P1-15脚将信号引出，如下图所示,该两脚平常为CMOS电平(+10V),当一脚被接地后,电机在该方向停止运转,
但反方向运转仍然可行，反之亦然。
返回本页首
十六.关于驱动器产品标签的说明
驱动器出厂时,产品侧面贴有一标签如下图所示,说明如下:
产品系列号：ZYMC-11属11系列，I表示该产品已升级到I版本。
编号：日期+产品序号+电压电流参数+产品等级（B为商业级，C为工业级，D为普通军品级）。
返回本页首
十七.关于电机在保证低速运转性能时如何进一步提高高速转速
直流伺服驱动器的转速与测速发电机灵敏度密切相关，测速发电机灵敏度越高，电机转速越慢，其低速性
能越好，反之亦然。用户如果希望系统工作在极低转速时，又能保证有一档理想的最高转速，可在测速发电机
输出端加一个如下电路，其效果十分明显。
返回本页首
十八.关于测速反馈电位器在初调驱动器系统时一点提示
用户驱动器系统组成后初次调试应注意测速反馈电位器对系统的影响，首先测速反馈电位器会影响电机转
速（顺时针旋转转速变慢，逆时针旋转转速加快），转速变慢后，系统低速性能变好，但过慢有可能会造成电
机震荡，如果此时电机已带上机械负载，小的震荡往往不易被用户察觉，但它会影响到系统精度。检查电机是
否震荡可用手摸电机是否有微微的颤动，静听是否有小的嗡嗡声，遇到这种情况，表明电机参数已调过头，应
将测速反馈电位器逆时针旋转直至症状消除，并且在接下来的系统调试中，一般情况不再调测速反馈电位器。
返回本页首
十九.关于速度环速度响应曲线
下图给出同一驱动器出厂前在两款电机中的速度环响应曲线，黄色为阶跃测试信号,蓝色为速度响应,左图为电机正
转，右图为电机反转。
驱动器型号：ZYMC-11， 所加电压：80V， 电机参数：150V/5A， 测试条件：空载
驱动器型号：ZYMC-11， 所加电压：50V， 电机参数：50V/2A， 测试条件：空载
返回本页首
技术支持热线
电话：（025）- 8548 2098， 8528 3685
传真：（025）- 8528 3685
（0）133 3862 1882
返回主页
|
