力士樂伺服驅動器的測試方法有哪些

伺服驅動器的測試方法
伺服產品技術攻關大多數還停留在可靠性層面，只有可靠的產品才能被市場認可，才能真正帶給它的用戶以價值。伺服可靠性不足集中體現在電源不穩定、器件降額不夠，這些不可靠因素主要表現在關鍵器件的電應力和熱應力的可靠性，其次還有電磁擾動對電路功性能的影響，本文以一個案例的方式討論電源和器件應力。

伺服系統最基本的性能是力矩、轉速、位置的精確性以及響應速度。但凡討論伺服性能，我們必須站在系統層面來討論，把電機性能包括在其中。本文在探討性能測試方面，給出了力矩響應、速度響應、定位精度和重復定位精度的測試方法。

電源與器件可靠性測試方法
1、輔助電源短路保護測試

輔助電源不僅給控制芯片、驅動芯片、接口電路、風機供電，而且伺服驅動器給外部提供24V電源。所以開關電源短路保護功能尤為重要，我們分別取電源電壓（DC200V）、正常電源電壓（DC311V）、最高電源電壓（DC400V）三個點，測試輔助電源的保護功能。

測試時，輔助電源輸入通過調節直流調壓器給定，將母線電源電壓分別調節到DC200V、DC311V、DC400V，然后依此分別將輸出短路，本文以5V，24V兩路輸出的一個實際產品為例討論。測試方法就是將其中一路短路，測量另外一路輸出。

l 5V短路，量測24V輸出，

伺服驅動器的工作模式與伺服驅動器的測試方法

l 24V短路，量測5V輸出，

伺服驅動器的工作模式與伺服驅動器的測試方法

試驗結果表明，在5V，24V短路時，芯片都進入打嗝狀態，即滿足輸出短路保護試驗要求。

2、輔助電源Topswitch電壓應力試驗

Topswitch器件VDS電壓指集成PWM控制器內部IGBT漏極和源極之間的的電壓，VDS超標是其損壞的主要原因之一，VDS直接影響伺服驅動器的可靠性和壽命，測試方法是通過調壓器調節輔助電源輸入電壓，測量VDS電壓。輸入電壓越高，VDS電壓越高，即在母線規格最大值（DC400V）時，VDS電壓最高，測量這個最大值是否超標，可判斷Topswitch電壓應力是否合格。

還有一種情況，輔助電源輸出短路時，VDS會特別高，需要判斷短路時Topsweitch電壓應力是否合格。

伺服驅動器的工作模式與伺服驅動器的測試方法

當將5V短路時，在DC400V的輸入下VDS電壓為650V 小于700，滿足規格要求。

5V短路，VDS輸出波形

伺服驅動器的工作模式與伺服驅動器的測試方法

3、輔助電源啟動測試

輔助源啟動時間對伺服產品可靠性來說很重要，特別是對功率器件與功率器件驅動上電時序的影響很重要，在功率器件必須保證在其驅動器件上電好以后才能上電，只有這樣才能保證在上電或斷電過程中功率器件不會有誤動作，避免直臂導通等嚴重的短路故障。

在本例中，輸入交流220VAC時，測試得到5V輸出啟動延時為180ms，小于IPM上電啟動時間，可以保證IPM驅動芯片先工作，IPM內部IGBT后工作，可以防止上電短路等故障。延時波形：

l 正弦信號為50Hz輸入波形

l 直線型信號為輔助源5V輸出信號

伺服驅動器的工作模式與伺服驅動器的測試方法

4、輔助電源紋波及噪聲測試

（1）輸出電壓測試：分別在不同母線，滿載情況下，測試各路電壓值：（單位：V）

伺服驅動器的工作模式與伺服驅動器的測試方法

測試結果：合格。

（2）輸出電壓紋波測試：分別在不同母線電壓情況下測試滿載電壓情況下紋波（單位：mV）

伺服驅動器的工作模式與伺服驅動器的測試方法

測試結果：合格。

5、母線整流電路測試

（1）整流延遲和整流電路啟動對電網的沖擊都是很關鍵的問題，本設計整流電路啟動波形如圖2-4所示，啟動延時時間為125ms，滿足要求。

伺服驅動器的工作模式與伺服驅動器的測試方法

（2）可以反映儲能電容充電時間，從安全等角度來講，放電時間也是很關鍵的。本設計電容放電波形，電容放電時間為7s，滿足要求。

伺服驅動器的工作模式與伺服驅動器的測試方法

6、IPM開通關斷延時測試

IPM內部IGBT的開通與關斷波形直接影響到IPM工作的可靠性，如果開通和關斷時間太長，必然有兩種情況發生，一是上下開關管直臂導通造成短路故障，二是IGBT的開通和關斷損耗導致IPM發熱嚴重，長期工作不僅會對伺服驅動器以外的產品造成影響，而且直接影響IPM壽命。
上面信號為驅動信號，IGBT開通信號延時500ns，滿足要求。

伺服驅動器的工作模式與伺服驅動器的測試方法

上面信號為驅動信號，IGBT關斷信號延時500ns，滿足要求。

伺服驅動器的工作模式與伺服驅動器的測試方法

7、熱應力測試

作為一個產品，使用者最關心的是產品的可靠性，可靠性不僅僅包括了產品各個器件的電應力，也包括了熱應力，研究每個發熱元件的溫升顯得尤為重要。

測試條件：

l 整個伺服驅動器放在恒溫箱環境中。

l 環境溫度為22.5℃。

l 滿載滿轉速條件下測試。

溫升就是被測元件溫度與環境溫度的差值，本產品定義最高的工作環境溫度為45℃，本實驗是在環境溫度22.5℃下測試。由熱學基本知識可以知道，在環境溫度為45℃時的元件溫度就是45℃加常溫下的溫升。測試證明，本設計中整機下半部分模塊發熱不會對上半部分空間器件發熱產生影響，開關電源部分的器件發熱量空載與滿載差別不大。各個關鍵元件溫度與最大溫升最高溫升26.8度，*設計要求。（單位為攝氏度）