在伺服电机的力矩模式下,调速主要通过转矩需求转换与闭环反馈控制实现,但需注意该模式以力矩为优先控制目标,速度稳定性受负载和参数影响较大,以下为具体分析:
一、力矩模式下调速的基本原理
转矩需求设定
通过控制器(如PLC、上位机)或模拟量输入(如±10V电压信号)设定目标转矩值。例如,在卷绕设备中,需保持恒定张力时,转矩值需根据材料卷径变化动态调整。转矩-电流转换
伺服驱动器通过矢量控制算法将转矩需求转换为电流指令。电流大小与转矩成正比,例如额定转矩下电流为额定值,过载时电流可短暂升至额定值的3倍(需设置限制)。闭环反馈控制
电流环:实时比较实际电流与设定电流,通过PID调节输出电压,确保电流精准跟踪转矩需求。
速度环(可选):若需限制速度,可启用速度环,通过编码器反馈实时转速,当速度接近限制值时,驱动器自动降低转矩输出以防止超速。
二、力矩模式下调速的特点
速度稳定性依赖负载
恒转矩区(额定转速以下):输出转矩恒定,但速度随负载变化。例如,负载增加时,电机转速下降以维持转矩,形成“转矩优先”特性。
恒功率区(额定转速以上):转速升高时,输出转矩与转速成反比(如转速翻倍,转矩减半),此时速度稳定性受功率限制。
参数设置关键性
速度限制:需设置最大/最小速度(如Pn403/Pn404参数),防止电机飞车或堵转。
滤波参数:调整低通滤波时间常数(如Pn506)可减少高频干扰,提升速度平滑性。
增益匹配:高负载惯量场景需降低速度环增益(如Pn110),避免系统振荡。
三、典型应用场景与调速方法
恒张力控制(如卷绕设备)
通过张力传感器反馈实际张力,动态调整转矩指令。
设置速度限制为工艺允许的最大值,确保张力波动时速度不超限。
场景:薄膜、线缆生产中需保持张力恒定。
调速方法:
恒压力控制(如压装设备)
设定转矩指令对应目标压力(如1N·m转矩对应100N压力)。
启用速度限制,防止压力过大时电机速度失控。
场景:轴承装配、电池封装需恒定压力。
调速方法:
摩擦驱动(如传送带)
设定转矩指令确保摩擦力足够(如转矩=摩擦系数×负载重量×滚轮半径)。
通过速度环限制传送带最高速度,避免打滑。
场景:依赖摩擦力传输玻璃、板材等易滑动物料。
调速方法:
四、调试注意事项
方向验证
通电后用外力转动电机,检查编码器计数是否与转动方向一致(正转时计数增加,反转时减少)。若方向错误,需修改控制参数或接线。
零漂抑制
空载时电机可能存在微小转速(零漂),通过调整转矩偏置参数(如Pn308)消除。
安全保护
启用扭矩到达信号阈值(如Pn50A),当实际转矩超过设定值时触发设备互锁,防止机械损坏。
五、与其他模式的对比
| 控制模式 | 核心目标 | 调速方法 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 力矩模式 | 精准控制转矩 | 通过转矩指令+速度限制实现调速 | 卷绕、压装、摩擦驱动 |
| 速度模式 | 精准控制转速 | 通过速度指令+转矩限制实现调速 | 数控机床进给、传送带 |
| 位置模式 | 精准控制位置 | 通过位置指令+速度/转矩限制调速 | 机器人关节、CNC加工中心 |

