伺服电机UVW动力线相序接错，何以导致飞车？ [原创] 点击：35839 | 回复：137
这几天看到一些帖子谈及富士和安川电机UVW动力线相序接错时导致飞车的故障，至于为什么会飞车，本人曾在个别帖子中认为是由于相序接错，导致电角度反转，电流环出现正反馈所致，但并未给出具体的相序分析。今日恰逢工作原因对此问题有所涉及，就仔细考虑了伺服电机UVW动力线相序接错可能导致的电角度偏移关系，感觉有所收获，先将分析结果贴出来与大家分享，如有异议，请不吝指正。
以U－V－W正常接入相序的电角度偏移量为0考虑，则
U－W－V相序的电角度偏移量为180度，恰好反向，Iq分量完全反转，完全正反馈，若伺服无正反馈检测机制，必然飞车；
V－W－U相序的电角度偏移量为120度，相位偏移超出90度，Iq分量符号反转，进入正反馈区；
V－U－W相序的电角度偏移量为300度，即-60度，相位偏移，Iq分量减半，出力明显变小，可导致实际电流变大，电机严重发热；
W－U－V相序的电角度偏移量为240度，即-120度，相位偏移超出-90度，Iq分量符号反转，进入正反馈区；
W－V－U相序的电角度偏移量为60度，相位偏移，Iq分量减半，出力明显变小，可导致实际电流变大，电机严重发热。
【9月18日 修订稿】
【2009年1月6-7日 修订补充】
本贴自发布之后，得到诸位网友的热情回复，其中也有不少不同意见，其中“当时明月在”的质疑和“bookujsnj”的当头棒喝非常好，令本人着手重新审视这个议题，巾帼这几日的仔细推敲，确实发现原结论的不少问题，在此本人对原贴出现的错误分析和观点，以及由此造成的误导深表不安和歉意！并感谢“当时明月在”和“bookujsnj”等网友的指正。现将最新看法整理如下：
本讨论的前提是：假定电机编码器初始安装相位正确，伺服驱动器将完全“采信”电机编码器的初始安装相位所表征的电机电角度相位，无需在伺服电机的UVW动力线接线连接后进行额外的电角度初始相位的调整或辨识，这一点也是目前绝大多数成套供应的泛用伺服系统的实际处理方式。
以电机动力线相序UVW对驱动器UVW接线端一一对应“正常接入”的相序为参考相序，按照三相交流电的一般相位关系，U领先V120度，V领先W120度，即U领先W240度，则有：
U－V－W正常接入相序。
电角度偏移量为0，电角度增量为+Δθ，后续电角度可表示为：+Δθ。
在α-β坐标中起始电流矢量角从270度正向递增，在d-q坐标系中的电流矢量角始终指向270方向，实现正交解耦。
此时伺服控制始终处于完全正交解耦的最佳状态。
电流环和速度环都运行正常。
U－W－V相序，U正确，W、V互反。
电角度偏移量为180度，电角度增量为 -Δθ，后续电角度可表示为：180 - Δθ。
在α-β坐标中起始电流矢量角从90度反向递减，在d-q坐标系中的电流矢量角由90方向2倍递减，起始方向偏离原正交方向（270度）180度正交于d轴，并逐步该偏离正交方向趋向d轴方向（0度）。
由于电机电角度增量方向与驱动矢量方向逆转，因而Iq分量是cos(180-2Δθ)的函数，90方向的起始相位恰好反向，Iq分量反转180度，在电流环下，电机瞬间反转，随着电机的转动，Iq分量迅速出现零值，并最终锁死于该点。速度环运行模式下，同样会瞬动后锁死。
V－W－U相序，电机与驱动器的各相顺序错位。
电角度偏移量为+120度，电角度增量为 +Δθ，后续电角度可表示为：120 + Δθ。
在α-β坐标中起始电流矢量角从30度正向递增，在d-q坐标系中电流矢量角始终指向30方向，偏离原正交方向（270度方向）+120度。
由于电机电角度增量方向与驱动的一致，Iq分量为cos(120)＝-0.5，符号反转，在电流环下，电机反转，力矩有所减小。速度环运行模式下，速度正反馈飞车。
“我碰到一次伺服回原点的奇怪事情，我一时想不通！问题是这样的，伺服系统一般会装3个开关，一个是零位，两位两个是限位。之前，我嫌伺服电机回原点时位置不正确，就稍微跳了一下，零位的传感器的位置，就这样，电机走的位置会偏差很大，后来，我就将联轴器拆下，先让电机回到原点（手动触摸零位感应器），然后再转动丝杠，将工件移到想要的位置，再锁死联轴器，这样，关机再找原点，电机就能走到我想要的位置了，这个我很不解啊！”
对伺服来说，原点并不是您的零位开关的位置，而是在零位开关附近的编码器Z相位置。零位开关信号有效后，电机轴还要转到一个特定的角度，然后以这个位置为原点。如果您在丝杠一圈的行程内调整零位开关的位置，原点的位置是不会变的。超出这个位置，原点的位置就会差一圈。
正反馈检测也是伺服器很重要的一个功能，包括正反转极限检测和安装方向错误检测，出现故障就会损坏用户设备的。
伺服原点其实只有在伺服器内部寄存器位置模式下才有用，通用的做法就是101楼描述的用“原点脉冲”之前或之后的Z脉冲作原点，原因有两个：
1）绝对的准确，不会有检测延迟的影响，但是这种方式对伺服器要求比较高，因为伺服器要进行加一圈还是减一圈判断，这种方式一定要用逻辑来做，如果是软件做的，不是太可靠。
2）如果直接用原点脉冲作为原点，这个功能的实现要具备两个条件
a－－-> 原点脉冲的隔离光藕必须为高速光藕，否则原点检测有偏差
b－－-> 一定要用逻辑进行原点位置硬件锁存，带来研发成本高
这就是为什么一般伺服器厂家推荐使用z脉冲作为原点的原因。
- 关于飞剪系统
[7548] - 三菱伺服放大器MR-J2S-70B报...[10674]
- 雕刻机的驱动机是步进还是伺...[5715]
- 直线电机 哪个牌子的性能比较...[14939]
- 伺服电机的扭矩能到多大[16373]
- 伺服编码器输出为差动驱动如...[19593]
- 运动控制器同PLC有什么区别[6200]
- 伺服电机定位过程中的力矩控...[17533]
- 求助:伺服电机失控飞车[6901]
- 求助:主轴M19定位的问题[10848]
官方公众号
智造工程师
-
客服
-
小程序
-
公众号
工控网智造工程师好文精选
