博世力士乐伺服电机噪音故障维修方法:
1、增加PWM频率
有时,电流环路调整很好,但是PWM(脉冲宽度调制)频率对于被驱动的力士乐电动机的电感而言太低。现代电动机似乎正趋向于越来越低的电感。过去,对于典型的小型电机(例如NEMA 23),PWM频率通常是20 kHz,但是普遍存在更小的电机尺寸和超高加速度电机,PWM频率为40 kHz,80 kHz,甚至需要更高甚至更高的转速才能正确控制电动机。
PWM频率如何影响噪声?答案是,对于给定的电流命令,数字开关伺服电机以锯齿形提供多余的能量。增加PWM频率可减小这种噪声感应和生热电流的幅度,并提高电流测量的准确性。上图显示了可比较的20 kHz和40 kHz电流波形,尽管锯齿的确切形式将取决于电流指令和电机线圈电感。
当然,如果您是很少使用线性伺服电机而不是数字开关伺服电机的人,那么关于PWM的所有评论均不适用,因为这些伺服电机使用的是完全不同的方案,该方案不涉及指定频率下的数字开切换。请注意,由于可以将数字伺服电机设置为较高的开关频率而存在实际的限制,因为数字伺服电机由于称为“开关损耗”的现象而设置了较高的开关速度,因此会降低效率。尽管如此,许多高性能电机伺服电机的可选开关速度为20 kHz至80 kHz,而专门用于驱动微型电机(小于NEMA 17)的伺服电机则更高。

2、力士乐伺服电机电流检测
另一个需要注意的领域是您的伺服电机使用哪种类型的电流检测技术。用于三相无刷直流电动机和两相步进电动机的花式伺服电机会不断改变其相位,从而测量力士乐电动机旋转时的电流。这对于基于霍尔的换向或力士乐电动机驱动非常简单,在力士乐电动机驱动中,流经每个支路的电流全部为正,零或全部为负。
但是对于诸如FOC(磁场定向控制)之类的技术附带的正弦电流波形,则同时获取多个电流读数,然后通过算法将它们缝合在一起,以确定通过每个电机线圈的瞬时电流。
这项技术的关键(称为支路电流感应)是通过桥的底部开关直接测量电流,该开关直接接地。一些用于测量电流的技术使用基于相位的电流感测,该技术还使用降压电阻器来感测电流,但是该电流会随着电动机线圈的励磁电压而浮动,并使用附加电路仅隔离电流测量信号。这是一种易于实施的技术,但在被测电流中往往会产生更多的噪声。因此,如果发现伺服电机电路不使用支路电流检测,请考虑更改伺服电机供应商或伺服电机类型以升级到这种方法。您应该会看到噪音和颤动减少的好处。
3、给您的伺服电机进行健康检查
如果以上电流和伺服电机相关的建议都不能解决您的噪声问题,那么可能是时候对伺服电机进行健康检查了。抓住电流探头并进行以下测试:锁定转子,并向伺服电机发送正弦电流命令。使用电流探头测量流过电动机各边的实际电流。被测电流看起来是正弦波吗?零电流交叉处有奇怪的跳动吗?电流波形在正弦波顶部是否变平(饱和)?所有这些都可能表明电流环路存在问题,或者力士乐伺服电机中的比例设置不正确。如果所有其他方法都失败了,但您仍然怀疑当前回路,请与您的力士乐电机供应商联系,看看他们是否可以提供帮助。他们可能会提供有关如何调整伺服电机或如何选择产生较少噪声的替代模型的建议。

博世力士乐伺服电机噪音故障维修总结:超越位置伺服回路和伺服电机,在应对力士乐伺服电动机中的噪声问题时,还有更多问题需要您考虑。采用传统的“六步”控制换向的无刷直流电动机容易受到霍尔传感器边界处的噪声的影响。随着电动机的旋转,当进入每个新的霍尔状态时,流经线圈的电流会突然变化,从而在力士乐电动机输出转矩中注入大约15%的不连续性。如果您要求的终位置恰好落在这样的霍尔边界上,则由于伺服控制器试图在此突然的转矩边界上保持位置,力士乐电动机可能变得不稳定。伺服回路喜欢具有良好的比例响应曲线,而电动机在这些边界处的响应则无济于事。通过位置编码器使用正弦换向,该位置编码器比霍尔传感器具有更多的可分辨位置,可以通过以很小的增量提前换向相位角来解决此问题,从而消除了转矩的大变化。