机械加工行业,由于精密、复杂工件的加工需求,对电机控制、伺服驱动的速度响应、位置控制精度提出越来越高的要求。本论文以一种适用于高档数控机床及自动化领域的数字式高精度交流伺服驱动单元为目标而展开研究分析。数字式交流伺服驱动器主要由硬件电路和软件控制程序两大部分构成。伺服驱动器通过电流环、速度环、位置环组成实时控制的环路系统,实现对电机的平稳(低转速/转矩波动、快速响应)、高精度(高位置分辨率)的调速驱动。在硬件电路方面,可以通过对核心功率器件预留高过载倍数、提高瞬时大电流输出能力实现快速响应;通过高精度的电流检测、速度及位置检测实现低转速转矩波动、快速响应、高位置分辨率。本论文围绕这几项主要性能指标,对伺服驱动器硬件电路的设计与改进而展开说明。关于软件的设计应用,本论文只作简单的功能描述,不作为的研究重点。在硬件电路设计中,首先,为满足高过载倍数的要求,对核心功率器件的选型进行了分析计算;然后,为提高电流采样精度,对通用的电流采样电路进行改进,选用高精度的传感器、高精密运放、高精密基准电源、专用的A/D转换芯片,并对比测试了改进前后的电流采样精度。另外,为满足高精度的速度及位置控制的要求、降低研发成本、增加系统灵活性,本论文提出基于FPGA实现多功能编码器接口的方案,即基于同一硬件平台,将增量式编码器的信号检测处理与三种机床行业常用的通讯协议(海德汉、丹纳赫、多摩川的通讯协议)集成到同一FPGA芯片中,重点说明了几种编码器的兼容设计。设计结果证实了多功能编码器兼容设计的可行性。测试结果表明,高精度电流采样方案、绝对式编码器的应用,与普通的增量式光电编码器相比,可减小速度波动、提高动态响应、大大提高定位精度。