一文告诉你为什么伺服放大器前要用电抗器

本文主要详解伺服放大器前要用电抗器的原因是什么，首先介绍了伺服放大器的作用及原理，其次阐述了为什么伺服放大器前要用电抗器的解答，跟随小编来详细的了解一下。

伺服放大器的作用及原理

伺服放大器的作用是将多个输入信号与反馈信号进行综合并加以放大，根据综合信号极性的不同，输出相应的信号控制伺服电机正转或反转。当输入信号和反馈信号相平衡时，伺服电机停止转动，执行机构输出轴便稳定在一定位置上。

伺服放大器组要由前置磁放大器、触发器、晶闸管主回路和电源等部分组成，其组成如下图所示。

 

 

为适应复杂的多参数调节的需要，伺服放大器设置由三个输入信号通道和一个位置反馈信号通道。因此，它可以同时输入三个输入信号和一个位置反馈信号。在单参数的简单调节系统中，只使用其中一个输入通道和反馈通道。

在伺服放大器中，前置磁放大器把三个输入信号和一个反馈信号综合为偏差信号，并放大为电压信号U22-21输出。此输出电压同时经触发器1(或2)转换成触发脉冲去控制晶闸管主回路1(或2)的晶闸管导通，从而将交流220V电源加到两相伺服电机绕组上，驱动两相伺服电动机转动。当△1》0时，U22-21》0，触发器2和主回路2工作，两相伺服电机正转;当△1《0时，，触发器1和主回路1工作，两相伺服电机反转;两组触发器和两组晶闸管主回路的电路组成及参数完全相同，所以当输入信号和与位置反馈电流If相平衡，前置磁放大器的输出U22-21≈0，两触发器均无触发脉冲输出，主回路1和2中的晶闸管阻断，两相伺服电动机的电源断开，电动机停止转动。

由此可见，伺服放大器相当于一个三位式无触点继电器，并具有很大的功率放大能力。

伺服放大器前要用电抗器的原因解析

伺服放大器是运动控制系统的重要组成部分，提供伺服电机频率可调的电源，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。少则几千、多则上万元的伺服放大器的使用应该十分小心，尽量延长其使用寿命

而电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击、谐波干扰、电压中包含的尖峰脉冲等，对伺服放大器回路中的敏感元件损害很大。伺服放大器前加装电抗器(称为进线电抗器，line reactor)，就能保护驱动装置免受以上冲击，如图1所示。

 

 

图1 进线电抗器

1、电抗器及其作用

电抗器(reactor)，顾名思义，是能在电路中起到阻抗作用的装置。用导线绕成螺线管形式，在螺线管中插入铁芯，这样电感就很大，就成了电抗器，实际上就是一个电感器(inductor)。

通过电抗器的电压降与线电压之比，称为电抗率，以此表征电抗器的参数。电抗器的阻抗(impedance)和电抗率(% impedance of a reactor)如图2公式，典型的电抗率是3%或者5%。

 

 

图2 阻抗计算和电抗率公式

可见，通过电抗器的电流频率越大，阻抗就越大，这就是电抗器能够平滑尖峰电压、抑制谐波的原理(戳蓝字看谐波)。

而且，学习过谐波你就知道伺服放大器、变频器是重要的谐波源，是电网污染的罪魁祸首。加装电抗器后，它既能阻止来自电网的干扰，保护伺服放大器，又能减少伺服放大器的整流单元产生的谐波电流对电网的污染。

2、电抗器符号

电抗器在电气图中的符号与电感一样，都用L表示。如图3所示为FANUC βi SVSP伺服放大器的主电源输入电路图，L1为进线电抗器。

 

 

图3 某伺服放大器主电源输入电路图

3、输出电抗器

电抗器装在变频器和电机之间，称为负载电抗器(load reactor)或输出电抗器，以保护电机，如图4所示。

 

 

图4 输出电抗器

详细原理如图5所示。

 

 

图5 电抗器与驱动系统连接原理图

有电抗器和无电抗器到底对平滑电流有多大作用呢?如图6所示，电抗器可以平滑尖峰电压(transient voltage)和抑制谐波(harmonics)。

 

 

图6 有/无电抗器效果对比图

4、电源滤波器

电磁干扰(electromagneTIc interference，EMI)也是伺服驱动系统的一个主要问题，因此伴随电抗器(line reactor)在设备(power module)输入端还装有电源滤波器(line filter)，以抑制电磁干扰，如图7所示。

 

 

图7 电源滤波器使用

FANUC伺服放大器说明书经常提到AC reactor、AC line filter，现在你明白这些东西的作用了吗?为什么要在伺服放大器前加装电抗器，为的是抑制来自电源电网的谐波干扰，平滑电源电压中包含的尖峰脉冲，改善伺服放大器的电源质量，保护回路中的敏感器件。