【導讀】智能運動控制是高度敏捷且可持續(xù)制造的核心，工業(yè)現(xiàn)場中從泵到傳送帶、擠壓沖床再到機器人，電機及電機驅動器起到舉足輕重的作用。電機在我們生活中已極其普遍，現(xiàn)安裝電機約有上億臺，每年新增部署約千萬臺。
智能運動控制是高度敏捷且可持續(xù)制造的核心，工業(yè)現(xiàn)場中從泵到傳送帶、擠壓沖床再到機器人，電機及電機驅動器起到舉足輕重的作用。電機在我們生活中已極其普遍，現(xiàn)安裝電機約有上億臺，每年新增部署約千萬臺。
伺服系統(tǒng)在工業(yè)系統(tǒng)扮演著重要角色，電機驅動器通過收集和傳輸電機數(shù)據(jù)，有效的支持了數(shù)字化轉型和敏捷生產(chǎn)，并且通過提高部署電機的能效以減少碳排放來對可持續(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%，而電機消耗了大約70%的工業(yè)能源，如果每臺電機通過適當?shù)呢撦d匹配及電機驅動器都以盡可能高效的方式驅動，全球能源用量則有望減少10%。
ADI最新上線的解決方案《ADI面向高性能伺服驅動器的可持續(xù)運動控制解決方案》從工業(yè)電機控制系統(tǒng)、工業(yè)電機控制中的電流反饋、工業(yè)以太網(wǎng)連接以及網(wǎng)絡安全四個方面，為大家介紹了智能運動的全套解決方案。
變速驅動器和以此為基礎的多軸機械的主要趨勢是朝著更廣泛、更透明的互聯(lián)互通邁進，如今表現(xiàn)為在更廣泛的工業(yè)系統(tǒng)中通過以太網(wǎng)進行連接，這給控制、實時洞察和生產(chǎn)力帶來了巨大的優(yōu)勢，但也提出了與網(wǎng)絡安全相關的新挑戰(zhàn)。
圖1：變速電機驅動器架構
變速電機驅動器系統(tǒng)框架概述
圖1框圖示例了中高性能變速驅動器的典型信號鏈，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
信號隔離
安全控制
安全連接
逆變器及控制信號關鍵元件概述
在逆變和控制信號鏈中，ADI擁有廣泛的產(chǎn)品線且提供了系統(tǒng)魯棒性，圖2示出了信號鏈中的若干關鍵器件：
電流檢測
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. 逆變器及控制信號鏈關鍵元件示例
第一部分中關于變速電機驅動器架構的幾大模塊以及信號鏈中的關鍵器件，文檔《ADI面向高性能伺服驅動器的可持續(xù)運動控制解決方案》中都做了詳細的介紹，建議下載文檔查看。
電流反饋是伺服驅動器整體控制性能的基本組成部分，在進行電流反饋路徑的設計時，需要注意幾個部分：
1）電流測量需要與PWM周期同步，盡量不將高頻開關電流紋波引入反饋路徑，通常采用14至16位測量分辨率對至少兩個電機相位同時采樣， 延遲低至微秒級以便控制環(huán)路能夠在電流PWM周期內(nèi)做出響應；
2）低失調(diào)漂移是一個重要特性，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）電流測量需要被隔離或在較低的電壓系統(tǒng)中進行且具有高共模能力。
電流反饋實現(xiàn)的幾種不同方法
電流反饋的實現(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
隔離電流檢測
類相分流電阻檢測
電流電壓反饋主要器件及規(guī)格
下面列出了伺服電機電流和電壓反饋設計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)的高共模電流檢測放大器
圖3.電流反饋方案示例
第二部分電流反饋實現(xiàn)的方法、電流電壓反饋主要器件及規(guī)格在問文檔《ADI面向高性能伺服驅動器的可持續(xù)運動控制解決方案》中均做了詳細的介紹和舉例，請下載文檔查看。
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