台達伺服電機

隨著世界能源供應的日趨緊張，可再生能源光伏產品發展迅猛，據行業統計2005年全國太陽能電池產能為300MW，到2007年已發展到1000MW，到2010年我國太陽能電池/組件產能將達到5000MW以上，顯示出對單晶和多晶硅有很大的市場需求，比原來的市場預期提前了10年以上，也預示出單晶硅爐的市場需求將成倍增長。單晶硅爐是半導體材料直拉法晶體專用設備，其硅單晶棒料經切割等後續工藝處理成晶元被製作為二極體。太陽能電池。集成電路等半導體材料的主要器件。近幾年來由於國際能源危機及地球環境改善帶來對新能源，可再生能源的巨大需求，光伏產業出現前所未有的增長，半導體硅材料的生產又進入新的發展期，因此大力加速發展可再生能源。硅光伏產業及共基礎材料---高純半導體硅（單晶。多晶元）材料已成為當務之急，而硅材料的生長離不開單晶硅爐和多晶硅爐的設備支持。台達伺服電機是可以連續旋轉的電——機械轉換器，是在自動化控制系統中控制機械元件運轉的微特電機（又名：執行電機）。它是由台灣台達獨立研發、生產和銷售的。

原有伺服控制系統同台達AB系列伺服控制系統的功能比較如下表：

通過原日系伺服系統所存在的問題以及台達伺服同原有日系伺服的功能比較表客戶最終在伺服控制系統上面選擇了我們台達AB系列伺服系統的控制方案即：2套伺服控制系統選用台達AB系列伺服，型號為ASDA-0421AB；

3-1、台達AB系列伺服採用的是先進強健式的控制理論(PDFF)如下圖

3-2、強健式控制理論的優缺點

優點：

1、在大範圍負載慣量變化，系統依然保有優秀性能

2、對命令和干擾有不同的補償控制

3、穩定性完全保證

4、阻尼剛性優良,低速轉動特性優良

缺點：

1、控制參數需由繁複數學計算而得,使用者無法自行調整

對策：依阻尼剛性的大小,驅動器內含十組強健控制器,供使用者選用

四、台達AB系列伺服在單晶硅爐上使用方案的實施

4-1、單晶硅爐上位機控制系統與台達AB系列伺服的連線

手動調試：在整個系統的機械安裝和電器的連接完畢后，首先利用上位系統或台達伺服所具有的手動控制方式，同時將所有伺服的參數P0-02設置成14，讓機構的X軸和Y軸進行往複的運動，在伺服的顯示屏上會顯示伺服在此機構上面應用的轉動慣量JL/JM，我們利用台達伺服的軟體自動增益調整功能中的靜態增益調整，將伺服顯示的轉動慣量JL/JM和我們通過調試計算出來的響應頻寬B.W輸入的軟體中，在單晶硅爐項目中我們測試出伺服的轉動慣量JL/JM、響應頻寬B.W是80，計算出來我們需要的參數，把這些參數手動輸入的伺服控制器中，單晶硅爐即可正常運行。

自動調試：這種調試比手動要簡單了，首先也要像手動那樣先將轉動慣量JL/JM測試出來，把這個值輸入到參數P1-37中，再把參數P2-31設置成64、P2-32設置成5，這樣單晶硅爐就可以正常運行了。

手動調整比自動調整要精確得多，可以通過多次的加工測試來測試出一組最適合整個機構的參數；但是手動調整的時間要比較長，花費的工期也比較多，同時在成批量生產的過程中，伺服參數的輸入等也都非常的不方便；台達AB系列伺服的高性能、整定時間短、在單晶硅爐應用中的調頻參數比較寬等等，所以我們在單晶硅爐的正常應用中使用自動調整比較多一點。

4-3、ASDA伺服參數的說明

ASDA伺服在單晶硅爐系統應用中需要更改的參數說明

P0-02:14

驅動器的狀態的顯示；用來顯示機構的轉動慣量

P1-01:2

控制模式及控制命令輸入源的設定

P1-37:11

伺服電機的負載慣量比；在自動模式下用來設定伺服電機的負載慣量比

P1-44:12、P1-45:10

電子齒輪比的分子、分母；使伺服電機帶動的滾珠絲杠等機構運動的距離與上位機要求的距離相同

P1-46:10128

檢出器輸出脈衝數設定:脈衝數設定值範圍即為伺服電機一迴轉的輸出單相脈衝數。

P2-00:125

位置控制增益；主要控制伺服位置環迴路的應答性

P2-04:5526

速度控制增益；主要控制伺服速度環迴路的應答性

P2-06:80

速度積分補償；控制伺服電機、機構的固定偏差和整個機構的抖動

P2-25:3

共振抑制低通濾波；用來設定共振抑制低通濾波的時間常數

P2-26:14

外部干擾抵抗增益；用來增加對外力的抵抗能力並降低加減速的過沖現象

P2-31:64

自動及簡易模式設定；在自動模式時用來設定響應的頻寬

P2-32:5

增益調整方式；設定伺服的調整模式為PDFF自動模式即負載慣量比固定，伺服的響應頻寬可調整

2007年，在全球範圍內晶體硅產量中，電子級占接近55%，太陽能級佔45%多。隨著太陽能光伏產業的迅猛發展，太陽能電池晶元對晶體硅需求量的增長速度遠高於半導體晶體硅的發展（太陽能遞增速度2位數以上，半導體晶元5%左右），不久的將來太陽能晶體硅的需求量將大幅度超過電子級晶體硅用量。當前，晶體硅材料（包括多晶硅和單晶硅）是最主要的光伏材料，其市場佔有率在90%以上，而且在今後相當長的一段時期也依然是太陽能電池的主流材料。在世界範圍內，太陽能級晶體硅生產與供應已嚴重製約太陽能電池的發展，由此可以看到對應生產晶體硅的設備單晶硅爐和多晶硅爐在最近幾年的市場必定是異常火爆，同時晶體硅爐設備的發展也是影響太陽能行業的重要發展方向之一。

4.1、運行穩定；

4.2、可控性好；

4.3、響應快速；

4.4、靈敏度高；

4.5、機械特性和調節特性的非線性度指標嚴格（要求分別小於10%～15%和小於15%～25%）等特點；

4.6、台達伺服電機的功能，是精確地控制自動化控制系統中機械元件速度、扭矩，準確地控制機械元件的位置。

優勢

伺服電機有交流伺服電機和直流伺服電機兩種，台達伺服電機屬於交流伺服電機，與直流伺服電機比較，主要優勢如下：

5.1、無電刷和換向器，因此工作可靠，對維護和保養要求低；

5.2、定子繞組散熱比較方便；

5.3、慣量小，易於提高系統的快速性；

5.4、適應於高速大力矩工作狀態；

5.5、同功率下有較小的體積和重量。