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2098-DSD-010 c版本伺服渠道商介绍,根据运动控制的分类，可以把伺服系统大致分为三个层次：**层：上位机-运动控制，包括PLC；底层是伺服驱动器，以及真正的执行机构伺服电机。典型的伺服系统控制结构是上位控制器和伺服驱动器基于脉冲指令和总线通讯的方式。

近年来，出现了新型模式，即上位机运动控制保持不变，把伺服驱动器和伺服电机做一体化集成，称之为ALL in ONE，这样电机与驱动器的线缆就得到了极大的节约；与之对应的是，伺服电机保持不变，运动控制和伺服驱动做一体化的集成。

这两种机构的区别之处在于，传统模式由于空间相对分散，上层中央控制器和底层执行机构相对物理空间比较远，而采用ALL in ONE方式可以控制几十台上百台设备，使用非常方便；另外，驱控一体化技术主要应用在对物理空间要求较高的场合，如工业机器人或其他种类机器人等，采用驱控一体方式非常有优势。

驱控一体化趋势

驱控一体化是把控制器和驱动器集成在一起，其优势包括：体积小、重量轻、部署灵活、低成本，高可靠性，高性能处理能够完成复杂的机器人算法，通过共享内存传输更多控制、状态信息，通信速度高达100M/s；但它的不足之处在于高集成度开发难度较大，以及高集成度系统扩展性欠缺，例如机床八轴以内成本的优势比较明显，但扩展到几十轴时优势则并不显著，因此适合用于物理空间集成度相对较高的场合。

目前国内外厂商都已推出了相应的驱控一体化产品（如：固高拿云、众为兴、台达、KUKA等等），大部分厂商驱控一体化集成技术采用的是分布式多CPU控制器方式，做到一个控制板，彼此之间有物理连接的接口。随着芯片技术的发展，分布式CPU方式将朝着整体SoC芯片方案的方向发展。例如，赛灵思Zynq™-7000是一款高性能SoC（System on Chip）芯片，其中FPGA核心部分完成多轴电机驱动，带宽高、响应快；ARM核进行**算法的实现和各类通讯及数据交互，上位机轨迹规划等功能。

2018年哈工大开发出了小批量驱控一体化样机，一个芯片可以独立控制4-6轴，从标准测试报告来看，基于工业以太网，无论四轴和六轴，所有的信息和控制器全部都可以共联，没有传输延时，也没有通讯协议的局限。并且在四轴的开发基础上，我们统计了一下利用率，ARM0实现四轴速度环位置环控制，主中断时间占比1%，FPGA实现四轴并行式硬件电流环，资源占比60%，没有采用流水线结构。

微小型高功率密度驱动器研究

在这一领域基本完全依赖进口，特别是以色列的ELMO公司；目前，国内对高频化电机驱动系统的研究正处于起步阶段，哈工大正在积极立项成为国家重大项目，进行重点攻关。

微小型高功率密度驱动技术有赖于新一代半导体器件上的**，目前主要是碳化硅和氮化镓，碳化硅适合耐高压，氮化镓适合于高频，特别是200V的应用实现高频特性。例如效率可以得到明显的提升，如果用软开关技术，开关损耗得到降低达到99%是完全有可能的，在高速电机的驱动上，载波比调至频率达到200K，电机效率得以提高，控制难度得到极大的降低。

安川公司在2017年**推出了GaN功率半导体的驱动器内置型伺服电机商用产品，实现了**率化、伺服系统小型化、静音化、节能化、省配线等特点。

微小型高功率密度驱动技术的难点在于：dv/dt和di/dt问题，电磁兼容性显得非常重要，主要会影响到板间的布线，以及对寄生参数的影响；其次是控制器的驱动能力问题，包括DSP控制器串行处理数据以及FPGA控制器并行处理数据。

2018年，我们和美的的联合实验室推出了三款基于氮化镓的压缩机，选用的芯片架构一致，我们主要负责伺服部分的开发，美的则负责压缩机部分，从中我们总结出很多布线和器件选择上的经验，并且在第三款压缩机中，dv/dt问题得到了很好的解决，电机的效率有所提升。

综上所述，传统的运动控制器、伺服驱动器、伺服电机三者将两两组合，构成驱控一体化集成技术，以及电机ALL in ONE集成方式，特别针对宽禁带器件，电机本身是热源，放到一起不允许有风扇，要解决耐热问题，碳化硅是一个比较好的选择，宽禁带器件具有广阔的应用前景。

资讯来源：汕头罗克自动化