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伺服控制技术中的死区及死区补偿问题——请教各位。 点击：5835 | 回复：40



zimu_red

    
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发表于：2008-07-12 16:20:05
楼主
伺服驱动器是理想电流源，早期的功率模块，是直接控制基极电流来控制输入到伺服电机的相电流，基本不存在死区补偿问题，而随着PWM技术的产生及普及（降低功率模块功耗），通过控制电压来控制电流，以达到理想电流源的目的。开关的方式必然会引起死区。但在伺服中需不需要补偿呢。
1. DC-SIN方式，直接对相电流进行闭环，输出采用SPWM，直接控制相电流。
2. SIN-DC-SIN方式，对力矩电流进行闭环，输出为普遍的SVPWM。
3. 伺服电机的反电动势一般都很小，而母线电压310V远远大于反电动势，是否必须补偿。
请大家就此问题展开讨论吧。
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波恩

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发表于：2008-07-14 10:11:51
1楼

楼主所在企业是国内变频行业的新贵旗手之一，伺服的SVPWM所面临的开关死区补偿需求，其实在变频器中一样存在，无论是V/F还是矢量闭环，对于变频而言，低速的好坏，很大程度上取决于死区控制能力。如果解决不好死区补偿，也就不要指望做出什么好伺服了！

以日系的FANUC和松下为例，FANUC的αi伺服的实测相电流波形中，没有明确的死区电流尖峰，但松下A4伺服的实测相电流波形中，确实存在明确的死区电流尖峰，出现频率与其PWM载波频率等同。

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zimu_red

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发表于：2008-07-14 20:31:05
2楼
波恩老兄见识广泛,,现在公司不让俺搞开发了,哪天突然想起这个问题,看来我还是想做技术啊.就算抛砖引玉了.
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zimu_red

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发表于：2008-07-15 00:00:48
3楼

呵呵，有机会收容我啊

 

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xh_lubiao

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发表于：2008-07-15 23:09:46
4楼

向行家们学习             

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波恩

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发表于：2008-07-16 08:32:52
5楼
"收容"?———此言既出，含意颇为耐人寻味啊！
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zimu_red

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发表于：2008-07-16 11:09:36
6楼

不知道大家有没有尝试使用硬件相电流闭环控制，在用FPGA实现的时候，加死区补偿是一件不容易的事情，也可能是刚开始做，因此，如何通过一些处理尽量避开死区补偿？

沈阳工业大学的郭庆鼎老师以前用相电流闭环作过，哈工大使用FPGA也做过，但仅仅是科研，像日系的安川、三菱应该都采用ASIC硬件的方式来实现电流环的控制。其中的技巧是如何？

力矩电流的闭环按照大众化的方式进行调节、SVPWM转换，加死区补偿？

希望大家能够把一些想法一起汇总一下了。

 

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zimu_red

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发表于：2008-07-16 11:17:49
7楼
to 波恩——收容就是收为手下,并容纳,呵呵,虽说公司不错,但有一些想离开这个城市了.
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波恩

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发表于：2008-07-16 14:12:54
8楼

您老才把我师弟忽悠去了，自个就打算脚底板抹油了？！罪过罪过~~

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波恩

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发表于：2008-07-16 14:56:12
9楼

相电流滞环比较方案最终的电压矢量组合与SVPWM并无二致，而且对于三相结构而言，如果不是每相单控，则无论是星接还是角接，相电流波形都是三相综合作用的结果，独立控制每相电流是不现实的。

至于哈工大的FPGA矢量闭环方案，曾听参与过的人士提过，未必存在什么太过高深的东西，而且也确实仅仅是科研而已，这样的工作台湾学界早在十几年前就做过了。

安川的伺服似乎始终用的ASIC，个中结构无法窥探。三菱则在J3系列中使用了NEC的32为RISC单片机，当然外部还有一颗ASIC，7860的电流反馈通道是接入ASIC的，但RISC单片机的使用，不难令人想象，三菱的伺服算法体系可能也已经是固件化了，而未必一定是硬件完成的。

死区补偿是个不错的话题，只是标准的SVPWM算法的死结接在于存在原理性死区问题，大家可能都在想办法，不过本人至今尚未看到有效的解决方案，除非抛弃标准SV，另辟蹊径。

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当时明月在

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发表于：2008-07-16 15:47:45
10楼
hgd那个fpga方案，直接来源于m国某公司，当时其本身就是不成熟的东东~~~~~~~~~ 根据安川网站上公开的资料，有介绍到其电流反馈及电流环调节都在一ASIC中。不过，实际中见到的一些产品与之有出入。~~~~~~~
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波恩

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发表于：2008-07-16 15:53:34
11楼

原来还有这样的渊源，又多了是一个画虎皮的，真是可惜了国内某个数控新贵画的冤枉钱和付出的人力和心血！

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在梦中

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发表于：2008-07-18 05:54:20
12楼

回复内容:
对:波恩 关于

死区补偿是个不错的话题，只是标准的SVPWM算法的死结接在于存在原理性死区问题，大家可能都在想办法，不过本人至今尚未看到有效的解决方案，除非抛弃标准SV，另辟蹊径。内容的回复：

 ；

原理性死区指的是什么， 如果方便波恩兄是否可以说详细说明一下


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波恩

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发表于：2008-07-18 10:51:31
13楼
上图分别为标准SVPWM对称波形的生产原理，左边为两比较点方案，右边为三比较点方案，该图中阴影部位均为功率器件的死区保护时间，B桥臂上对应的死区矢量起作用的时间内，功率逆变桥仍然可以通过A桥臂和C桥臂向电机绕组施加能量，因而造成非受控的死区能量的注入，当目标矢量较大时，死区矢量的影响相对较小，而当目标矢量较小时，死区矢量的影响就会凸显，会严重影响甚至破坏目标矢量的角度和大小。
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zimu_red

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14楼

虽说SVPWM一开始便忽略了定子电阻的影响,但在电流闭环的状况下,这种忽略影响会小,从开关功耗以及效率来说,SVPWM方式应是最合适的吧.不知道天才什么时候蹦出来.

波恩对svpwm的理解已经非常到位了,不愧是博士。

SVPWM最终由电压矢量忽略掉定子电阻后获得目标磁链矢量。一，忽略定子电阻的影响，有没有量化的指标，二，死区是在控制指令执行时开关延迟造成的。大家都在琢磨死区的影响，估计在闭环系统中，定子电阻的影响要小很多吧。但为何没发现有这方面的文章呢，大概是孤陋寡闻。

希望大家都出来晒晒吧，茶壶里煮饺子，倒出的才是饺子，闷在里面的都是汤。

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lijingeng

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15楼

我也是个做伺服的，HGD的那套FPGA方案，的确直接来自m国，不过HGD那边有个博士比较厉害，做了很多消化，改进的工作。

我个人感受：日系伺服的电流环的确是做在ASIC中的，因为只有这样才能提高电流环的带宽。

敢问，zimu_red，波恩，你们都在什么公司任职啊？想认识认识！

我QQ：93324991

EMAIL：lijingeng@126.com

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波恩

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16楼

在业内，就是朋友，伺服的圈子很小，混久了，大家总会有聚首的机缘。

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hhpp

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17楼
引用zimu_red 的回复内容:

呵呵，有机会收容我啊

 




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枫叶

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18楼

呵呵，那个电流环做在FPGA里的方案最初貌似来自IR吧，当时整套方案说是6万块卖给我们学校呢，不过我们没要，自己搞出来了。

死区效应应该是会引起零电流钳位吧，跟波恩兄说的尖峰电流有点出入，我也做过死区补偿的算法，效果还好，低速下能有效改善电流波形的正弦性。

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当时明月在

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发表于：2008-07-23 07:52:30
19楼
asic电流环最早似乎还是来源于日本，ir那套都是日本人搞得
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hhpp

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20楼
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