驱动器电流计算方法详解

驱动器的主要技术参数为额定输出电流和最大输出电流。额定电流应满足系统正常工作时，伺服电动机克服摩擦阻力和保证切削加工的转矩要求。最大输出电流应满足系统加减速时，电机短时输出的加减速转矩要求，它与系统所采用的加减速方式和S形加减速所选择的设计原则等因素有关。

一般而言，驱动器可以根据生产厂家的推荐，直接选择与电机配套的标准规格；但在某些场合，为了提高性能、降低生产成本，也可对驱动器规格进行相应调整。

1.电流选择条件

驱动器的输出电流决定于电机的输出转矩，两者呈线性关系，其计算式如下：

式中 M——电动机的输出转矩（N·m）；

K_t——电动机转矩常数（N·m/A）；

I_r——电动机相电流（A）。

因此，驱动器的输出电流可直接根据电机的输出转矩选择，它需要满足下式：

式中 I_e——驱动器的额定输出电流（A）；

I_m——驱动器的最大输出电流（A）；

I_V——切削加工时的电动机电流有效值（A）；

I_S——静态工作时的电动机电流有效值（A）；

I_B——加减速时的电动机电流有效值（A）。

2.电流有效值的计算

驱动器的输出电流主要受到温升的限制，故需要折算为有效值。对于连续工作的切削加工和静态工作，可直接以连续输出电流作为有效值，但对于短时间的加减速或断续工作，输出电流的瞬时值需要通过下式转换为有效值：

式中 I——电流有效值（A）；

i——电流瞬时值的时间响应（A）；(www.xing528.com)

T——电流持续时间（s）。

驱动器在不同工作状态下的电流计算方法如下。

1）静态。当电机静止时，由于位置环始终处于闭环调节状态，电机需要提供克服摩擦转矩M_R和重力转矩M_G的静态转矩，驱动器需要连续提供静态电流，其值为

2）切削加工。切削加工时的输出电流决定于切削加工转矩M_V，它也是一个连续的过程，输出电流的有效值可按下式计算：

3）线性加速。线性加减速虽然是一个短暂的过程，但是由于其加速度保持不变，加减过程中电机的输出转矩M_B恒定，因此，电流有效值与瞬时值相等，其值为

4）S形加速。根据转矩平衡方程，当负载惯量不变时，电机输出转矩与系统的加速度成正比，因此，S形加速时的输出电流将按图4.5-1所示的规律随时间变化，故需要进行有效值的计算。

假设在最大加速度a_m时的电机电流为I_ms，在加速的各阶段，电流瞬时值表达式如下：

图4.5-1 S形加速的电流变化

为了方便计算有效值，可将每阶段的起始时间假设为0，从而可得到如下的瞬时电流的积分计算式：

整个S形加速过程中的电流有效值I_BS为