自動控制通過常會遇到各種電機控制,輸送帶,電梯,促進小型汽車等越高功率電機多數采用變頻電機,每個品牌PLC +變頻器驅動控制變頻電機也很受歡迎。

然而，用戶經常遇到這樣或那樣的問題:

為什么一個變頻電機編碼器嗎?

不安裝編碼器也可以?

變頻電機和編碼器,可以用作異步伺服控制?我們能做定位控制嗎?

一些變頻電機控制不僅安裝了一個編碼器,有雙編碼器閉環,是怎么回事?

有人說,“壞定位變頻電動機,也不同步,做應該改變同步伺服電機同步控制”?

變頻電機編碼器信號常常干擾,很容易壞,如何選擇編碼器嗎?

本文首先討論了變頻器電機為什么要安裝編碼器這一問題。

一、基本概念

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逆變電機編碼器作為一種速度編碼器，主要用于計算電機轉子的反電動勢，從而實現與電機當前反電動勢對應的精確驅動控制。

驅動電流啟動時電動機的轉子旋轉,根據電磁定律,當磁場變化時,附近的導體會產生感應電動勢,其方向符合法拉第定律和楞次定律,并對電壓最初增加線圈的兩端。這個電壓是反電動勢。

根據能量守恒定律:

每個電機都有自己的特性常數，反電動勢與電機的轉子轉速成正比，這個特性常數。

“反電動勢=特性常數X轉子轉速”

變頻電機失速,相應的常用方法是使早期的電機功率和電源轉換器的設計,想要足夠大,有足夠的保證金對應于高電流熱損失,防止電機燒壞或變頻器裝置,并且需要配備一個大電阻箱,過電壓分配將開始超過幾分之一秒的能量平衡電阻箱。這導致電機設計體積大，逆變器效率低，浪費。在電機加速過程中，大量的能量被浪費在熱損失上。

因此，如果逆變電機編碼器的選型和安裝得當，將會提高電機和逆變器的效率，減少損壞和故障，真正體現逆變電機的節能效果。多安裝一個編碼器的好處遠遠大于多安裝一個編碼器的價格。

2. 矢量控制方式

編碼器的反饋可以提高加速度轉矩控制的性能

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矢量是方向控制。當電機驅動的勢能與反電動勢保持正時，就會產生加速度。

減速發生在電機驅動的勢能與反電動勢為負時。

矢量控制是對電機加減速效果的一種精細控制，尤其是當電機低速啟動加速時，以及當電機減速定位停止時(低速時)。

用牛頓第二定律的話來說:

F = kma。

F =力;M =質量。

K =慣性常數;

一個=加速”

速度對應電機轉矩，矢量控制對應電機轉矩控制。如果矢量控制的精度需要轉子加速度的精確反饋，最好使用編碼器作為反饋傳感器進行加速度計算。

回到本文開頭的問題，變頻電機沒有編碼器可以嗎?

三、異步伺服控制方式需要雙編碼器閉環控制

——異步電機加減速響應執行延遲及減速機精度問題

如前所述，異步電動機與同步電動機的不同之處在于異步電動機的驅動環節沒有位置閉環，位置是由速度對時間的積分得到的。眾所周知，伺服控制是一種位置回路、速度回路和轉矩回路的三閉環控制。位置環和速度環應該是獨立的，雖然有位置變化/時間=速度和速度x時間=位置的計算，但這種計算在同步電機中是可行的，但在異步電機中不可行——誤差和執行響應延遲的差異。

精密減速機問題

目前,大量的同步伺服電機的人氣,但也主要是在使用小功率的電機,減速器設計的小型精密伺服電機是最主要的能源,但在減速機的一些重要參數,如扭矩效率、材料特性、機械磨損需求并不突出。而異步電動機往往被用于功率較大的輸出要求，減速機廠家關注的是材料特性、機械磨損、輸出轉矩效率，而在機械末端定位精度要達到與小型伺服電機相同的精度一直是比較困難的。

這是本文開頭提出的一個問題，什么是雙編碼器閉環控制。

對于變頻電機，僅使用一個編碼器作為速度和位置的閉環是無效的。當只有一個編碼器時，要么速度是閉環的，要么位置是閉環的，但不是兩者都是。

下圖是KEB驅動程序P6在展會上展示的雙編碼器閉環控制原理圖

PLC+變頻器+編碼器位置控制

變頻電機也能很好地完成定位控制

帶來

港口機械自動定位控制

回到本文開頭提出的問題,有人說“變頻電機不好定位,同步伺服電機做”,這是因為只有一個編碼器,理所當然的比較和同步伺服電機,變頻電機異步驅動,位置環不是汽車,是在“外環”。

第二編碼器的伺服控制系統安裝在展覽中出現的低速端。

五、多電機同步控制

位置同步而不是速度同步

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關于多電機的同步控制，今后將與您進行專題討論。

六、速度編碼器和

編碼器位置選擇注意事項

變頻電機的特點，選型編碼器注意事項:

1. 由于電機功率大，啟動時三相電壓不平衡現象普遍存在，交流感應電流偏置磁場的影響會對編碼器產生信號干擾和損壞。

2. 電機大，驅動力強，軸向運動啟動大，編碼器軸機械脈沖損壞。

3.在PLC+變頻器+編碼器的控制方案中，編碼器信號到PLC的傳輸距離相對較長。

速度編碼器是一種增量脈沖編碼器，通常分辨率為1024PPR。

建議逆變電機編碼器選用雙極輸出模式編碼器(A+ A -b + b-z +Z-)，對應于具有0V對雙向感應電流的輸出通道，將感應脈沖能量傳遞出去。不影響能量積累，對編碼器電路的損壞可能性較小。同時，編碼器的工作電壓范圍要寬，電源要有反極性保護，信號線要有短路保護，以對應變頻電機啟動時的雙向交流耦合沖擊。

帶來

增量脈沖信號編碼器，輸出信號為5—24V雙向A+ A - B +B-，

討論了信號電纜和編碼器傳輸抗干擾的十個問題

位置編碼器應選擇絕對值多路編碼器。變頻電機經常大功率,復數域干擾環境中,增量脈沖信號取決于柜臺,很容易計算干擾和誤差積累,包括電池或weigen脈沖計數器偽絕對多向計數器類型,它也很容易計算周期的數量是干擾循環位置誤差的出現。

總線式以太網以太網貓信號具有同步時間戳的特點，可輸入PLC或電機驅動器。多電機同步控制的效果最好，特別是針對不同類型的電機同步控制，如變頻電機和伺服電機同步動作，可以提高多電機同步聯動的效率。