伺服驱动器测试方法

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1、伺服驱动器测试方法　　一台伺服驱动器的优劣主要体现在可靠性、功能、性能三个方面，功能往往与针对市场的行业背景相关，本文只针对伺服驱动器可靠性、基本性能两个方面探讨几种简单的测试方法。1概述：国产伺服产品技术攻关大多数还停留在可靠性层面，只有可靠的产品才能被市场认可，才能真正带给它的用户以价值。国产伺服可靠性不足集中体现在电源不稳定、器件降额不够，这些不可靠因素主要表现在关键器件的电应力和热应力的可靠性，其次还有电磁扰动对电路功性能的影响，本文以一个案例的方式讨论电源和器件应力。伺服系统最基本的性能是力矩、转速、位置的精确性以及响应速度。但凡讨论伺服性能，我们必须站

2、在系统层面来讨论，把电机性能包括在其中。本文在探讨性能测试方面，给出了力矩响应、速度响应、定位精度和重复定位精度的测试方法。2电源与器件可靠性测试方法2.1辅助电源短路保护测试辅助电源不仅给控制芯片、驱动芯片、接口电路、风机供电，而且伺服驱动器给外部提供24V电源。所以开关电源短路保护功能尤为重要，我们分别取最低电源电压(DC200V)、正常电源电压(DC311V)、最高电源电压(DC400V)三个点，测试辅助电源的保护功能。测试时，辅助电源输入通过调节直流调压器给定，将母线电源电压分别调节到DC200V、DC311V、DC400V，然后依此分别将输出短路，本文以

3、5V，24V两路输出的一个实际产品为例讨论。测试方法就是将其中一路短路，测量另外一路输出。l5V短路，量测24V输出，如表2-1所示：表2-15V短路测试条件项目400Vdc要求(V)最大最小24V电压（V)19.55.00-26l24V短路，量测5V输出，如表2-2所示：表4-224V短路测试条件项目400Vdc要求(V)最大最小5V电压（V)500-5.25试验结果表明，在5V，24V短路时，芯片都进入打嗝状态，即满足输出短路保护试验要求。2.2辅助电源Topswitch电压应力试验Topswitch器件VDS电压指集成PWM控制器内部IGBT漏极和源极之间的

4、的电压，VDS超标是其损坏的主要原因之一，VDS直接影响伺服驱动器的可靠性和寿命，测试方法是通过调压器调节辅助电源输入电压，测量VDS电压。输入电压越高，VDS电压越高，即在母线规格最大值（DC400V）时，VDS电压最高，测量这个最大值是否超标，可判断Topswitch电压应力是否合格。还有一种情况，辅助电源输出短路时，VDS会特别高，需要判断短路时Topsweitch电压应力是否合格。l未短路时测试数据如下表2-3所示，实拍波形如图2-1所示：表2-3VDS电压测试条件项目311Vdc400Vdc规格要求(V)空载满载空载满载VDS45046054056370

5、0图2-1输出未短路时VDS电压波形当将5V短路时，在DC400V的输入下VDS电压为650V小于700，满足规格要求。5V短路，VDS输出波形如图2-2：　　图2-2输出短路时VDS电压波形2.3辅助电源启动测试辅助源启动时间对伺服产品可靠性来说很重要，特别是对功率器件与功率器件驱动上电时序的影响很重要，在功率器件必须保证在其驱动器件上电好以后才能上电，只有这样才能保证在上电或断电过程中功率器件不会有误动作，避免直臂导通等严重的短路故障。在本例中，输入交流220VAC时，测试得到5V输出启动延时为180ms，小于IPM上电启动时间，可以保证IPM驱动芯片先工作，

6、IPM内部IGBT后工作，可以防止上电短路等故障。延时波形如图2-3所示：l正弦信号为50Hz输入波形l直线型信号为辅助源5V输出信号　　图2-3辅助电源启动波形2.4辅助电源纹波及噪声测试（1）输出电压测试：分别在不同母线，满载情况下，测试各路电压值如表2-4所示：（单位：V）表2-4辅助源输出电压测试母线电压（V）24V输出5V输出20023.4V5.02V31123.5V5.02V40023.3V5.02V规格要求22～25V4.75-5.25V测试结果：合格。（2）输出电压纹波测试：分别在不同母线电压情况下测试满载电压情况下纹波如表2-5所示(单位：mV)

7、　　表2-5辅助源输出电压纹波测试母线+24V+5V20V-UDC200V433652DC311V564554DC400V545058规格要求≤5%（1.2V）≤5%（0.25V）≤5%（1V）测试结果：合格。2.5母线整流电路测试（1）整流延迟和整流电路启动对电网的冲击都是很关键的问题，本设计整流电路启动波形如图2-4所示，启动延时时间为125ms，满足要求。图2-4整流电路时延测试（2）图2-4可以反映储能电容充电时间，从安全等角度来讲，放电时间也是很关键的。本设计电容放电波形如图2-5所示，电容放电时间为7s，满足要求。图2-5储能电容空载放电时延测试2.6

8、IPM开通