Strauji attīstoties modernajām motoru tehnoloģijām, modernajām jaudas elektronikas tehnoloģijām, mikroelektronikas tehnoloģijām, pastāvīgo magnētu materiālu tehnoloģijām, maiņstrāvas regulējama ātruma regulēšanas tehnoloģijai un vadības tehnoloģijai, pastāvīgā magnēta maiņstrāvas servo tehnoloģijai ir liela attīstība. Pastāvīgā magnēta maiņstrāvas servosistēmas veiktspēja katru dienu uzlabojas, un cena mēdz būt saprātīga, kas liek pastāvīgā magnēta maiņstrāvas servo sistēmai aizstāt līdzstrāvas servo sistēmu, īpaši augstas precizitātes jomā, ir kļuvušas augstas veiktspējas prasības servo piedziņai. modernas elektriskās servopiedziņas sistēmas attīstības tendence.
Pastāvīgā magnēta maiņstrāvas servosistēmai ir šādas priekšrocības:
Motors bez birstes un komutatora, uzticams darbs, vienkārša apkope un apkope;
Statora tinumu ātra siltuma izkliede;
Maza inerce, viegli uzlabot sistēmas ātrumu;
Piemērots liela ātruma un liela griezes momenta darba stāvoklim;
Ar tādu pašu jaudu, mazāku tilpumu un svaru, plaši izmanto darbgaldos, mehāniskajās iekārtās, apstrādes mehānismos, drukas iekārtās, montāžas robotos, apstrādes iekārtās, ātrgaitas uztīšanas mašīnās, tekstilmašīnās un citos gadījumos, lai apmierinātu uzņēmuma attīstības vajadzības. pārraides lauks.
Pēc analogā un hibrīda režīma izstrādes pastāvīgā magnēta maiņstrāvas servosistēmas draiveris ir iegājis digitālajā laikmetā. Pilna digitālā servo piedziņa ne tikai pārvar lielo izkliedi, nulles novirzi, zemo uzticamību un citus analogā servo parametrus, bet arī pilnībā izmanto digitālās vadības priekšrocības vadības precizitātē un elastīgā vadības metodē, padarot servo piedziņu ne tikai vienkāršu. struktūru, bet arī uzticamāku veiktspēju. Tagad augstas veiktspējas servosistēma, lielākā daļa pastāvīgā magnēta maiņstrāvas servosistēmas, ieskaitot pastāvīgā magnēta sinhrono maiņstrāvas servomotoru un pilnu digitālo maiņstrāvas pastāvīgo magnētu sinhrono servo draiveri.
Servo piedziņa sastāv no divām daļām: piedziņas aparatūras un vadības algoritma. Vadības algoritms ir viena no galvenajām tehnoloģijām, lai noteiktu maiņstrāvas servosistēmas veiktspēju, kas ir galvenā ārvalstu maiņstrāvas servotehnoloģiju blokādes daļa un tehnoloģiju monopola kodols.
Maiņstrāvas pastāvīgā magnēta servosistēmas pamatstruktūra
Maiņstrāvas pastāvīgā magnēta sinhronais servo draiveris galvenokārt sastāv no servo vadības bloka, jaudas piedziņas bloka, sakaru interfeisa bloka, servomotora un atbilstošās atgriezeniskās saites noteikšanas ierīces. Tās struktūra ir parādīta 1. attēlā. Servo vadības blokā ietilpst pozīcijas regulators, ātruma regulators, griezes momenta un strāvas regulators un tā tālāk. Mūsu maiņstrāvas pastāvīgā magnēta sinhronais draiveris integrē progresīvu vadības tehnoloģiju un vadības stratēģiju, lai tas būtu ļoti piemērots augstas precizitātes, augstas veiktspējas prasībām servo piedziņas laukā, bet arī atspoguļo jaudīgo intelektu, elastība ir nesalīdzināma ar tradicionālo piedziņas sistēmu.
Pašlaik galvenais servo draiveris izmanto digitālo signālu procesoru (dsp) kā vadības kodolu. Tā priekšrocība ir tā, ka tā var realizēt sarežģītāku vadības algoritmu, un lietas ir digitalizētas, savienotas tīklā un inteliģentas. Strāvas ierīces parasti izmanto viedo barošanas moduli (ipm) kā piedziņas ķēdes galveno dizainu, ipm iekšējo integrēto piedziņas ķēdi, un tām ir pārsprieguma, pārstrāvas, pārkaršanas, zemsprieguma un citu kļūdu noteikšanas aizsardzības ķēde, galvenajā ķēdē ir pievienota arī mīkstās palaišanas ķēde. , lai samazinātu starta procesa ietekmi uz vadītāju.
Servo draiveri var sadalīt divos moduļos, barošanas panelī un vadības panelī. Kā parādīts 2. attēlā, jaudas plāksne (piedziņas plāksne) ir spēcīga elektriskā daļa, kurā ietilpst divas vienības. Viens ir jaudas piedziņas bloks ipm, ko izmanto motora piedziņai, un otrs ir komutācijas barošanas bloks, lai nodrošinātu digitālo un analogo jaudu visai sistēmai.
Vadības panelis ir vājstrāvas daļa, motora vadības kodols un servo draivera tehnoloģijas kodola vadības algoritma darbības nesējs. Vadības panelis izvada pwm signālu, izmantojot atbilstošo algoritmu, ko izmanto kā piedziņas ķēdes piedziņas signālu, lai mainītu invertora izejas jaudu, lai sasniegtu trīsfāzu pastāvīgā magnēta sinhronā maiņstrāvas servomotora vadības mērķi.
Jaudas piedziņas bloks
Jaudas piedziņas bloks vispirms iztaisno ieejas trīsfāžu vai tīkla strāvu caur trīsfāzu pilna tilta taisngrieža ķēdi, lai iegūtu atbilstošo līdzstrāvu. Trīsfāzu pastāvīgā magnēta sinhrono maiņstrāvas servomotoru pēc labas iztaisnošanas darbina trīsfāzu sinusoidālais pwm sprieguma frekvences pārveidotājs. Visu jaudas piedziņas bloka procesu var vienkārši raksturot kā maiņstrāvas-līdzstrāvas-maiņstrāvas procesu. Galvenā maiņstrāvas līdzstrāvas topoloģiskā ķēde ir trīsfāzu pilna tilta nekontrolēta taisngrieža ķēde.
Invertora daļa (līdzstrāvas maiņstrāva) izmanto viedo barošanas moduli (ipm), kas integrē piedziņas ķēdi, aizsardzības ķēdi un strāvas slēdzi. Galvenā topoloģija ir trīsfāzu invertora shēmas shēma, kas parādīta 3. attēlā. Izmantojot impulsa platuma modulācijas (pwm) metodi, impulsa platuma modulācija (PWM) maina invertora izejas viļņu formas frekvenci, mainot mainīgo - jaudas tranzistora izslēgšanas laiks un maina tranzistora ieslēgšanas-izslēgšanas laika attiecību katrā pusciklā. Tas ir, mainot impulsa platumu, lai mainītu invertora izejas sprieguma palīgvērtību, lai sasniegtu jaudas regulēšanas mērķi.
vt1 ~ vt6 3. attēlā ir sešas barošanas slēdža caurules, s1, s2 un s3 attiecīgi apzīmē trīs tilta sviras. Katras tilta sviras slēdža stāvoklis ir norādīts šādi: kad augšējā tilta sviras slēdža caurule ir "ieslēgtā" stāvoklī (apakšējās tilta sviras slēdža caurulei šajā laikā jābūt "izslēgtā" stāvoklī), slēdža stāvoklis ir 1; Kad apakšējā tilta sviras slēdža caurule ir "ieslēgtā" stāvoklī (tad apakšējā tilta sviras slēdža caurulei jābūt "izslēgtā" stāvoklī), slēdža stāvoklis ir 0. Trīs tilta svirām ir tikai divi stāvokļi "0" un "1", tāpēc s1, s2 un s3 veido astoņus pārslēgšanas cauruļu režīmus 000, 001, 010, 011, 100, 101 un 111. , starp kuriem 000 un 111 pārslēgšanas režīmi padara invertora izejas spriegumu par nulli, tāpēc šo pārslēgšanas režīmu sauc par nulles stāvokli. Izejas līnijas spriegums ir uab, ubc un uca, un fāzes spriegums ir ua, ub un uc, kur udc ir līdzstrāvas barošanas avota spriegums. Pievienotās tabulas analīzi var iegūt saskaņā ar iepriekš minēto.
Kontroles vienība
Vadības bloks ir visas maiņstrāvas servosistēmas kodols, realizējot sistēmas pozīcijas kontroli, ātruma kontroli, griezes momenta un strāvas kontrolieri. Digitālajam signāla procesoram (dsp) ir ne tikai ātras datu apstrādes iespējas, bet arī iebūvēts bagātīgs ASIC motora vadībai, piemēram, a/d pārveidotājs, pwm ģenerators, laika skaitītāja ķēde, asinhronās komunikācijas ķēde, kabīnes uztvērējs un ātrgaitas programmējama statiskā sistēma. ram un lielas ietilpības programmu atmiņa. Servo draiveris realizē vektora vadību (vc), izmantojot magnētiskā lauka orientācijas (foc) un koordinātu transformācijas vadības principu, un kontrolē motoru, apvienojot sinusoidālās impulsa platuma modulācijas (spwm) vadības režīmu. Pastāvīgā magnēta sinhronā motora vektora vadība parasti kontrolē statora strāvu vai spriegumu, nosakot vai novērtējot motora rotora plūsmas pozīciju un amplitūdu. Tādā veidā motora griezes moments ir saistīts tikai ar plūsmu un strāvu, kas ir līdzīgs līdzstrāvas motora vadības metodei un var iegūt augstu vadības veiktspēju. Pastāvīgā magnēta sinhronajam motoram rotora plūsmas pozīcija ir tāda pati kā rotora mehāniskā pozīcija. Tādā veidā var uzzināt motora rotora plūsmas stāvokli, nosakot rotora faktisko stāvokli, tādējādi pastāvīgā magnēta sinhronā motora vektora vadība ir vienkāršota salīdzinājumā ar asinhronā motora kontroli.
Servo vadītāja kontrolēts maiņstrāvas pastāvīgais magnēts Servo motors (pmsm)
Kad servo draiveris kontrolē maiņstrāvas pastāvīgā magnēta servomotoru, tas var darboties attiecīgi strāvas (griezes momenta), ātruma un pozīcijas vadības režīmā. Sistēmas vadības struktūras blokshēma ir parādīta 4. attēlā. Tā kā maiņstrāvas pastāvīgā magnēta servomotors (pmsm) izmanto pastāvīgā magnēta ierosmi, tā magnētisko lauku var uzskatīt par nemainīgu. Tajā pašā laikā maiņstrāvas pastāvīgā magnēta servomotora motora ātrums ir sinhronais ātrums, tas ir, tā apgriezienu skaits ir nulle. Šie apstākļi ievērojami samazina maiņstrāvas servo draivera, kas vada maiņstrāvas pastāvīgā magnēta servomotoru, matemātiskā modeļa sarežģītību. Kā redzams 4. attēlā, sistēma ir balstīta uz motora divfāžu strāvas atgriezeniskās saites (ia, ib) un motora stāvokļa mērīšanu. Apvienojot izmērīto fāzes strāvu (ia, ib) ar pozīcijas informāciju, id un iq komponentes tika iegūtas, mainot koordinātas (no koordinātu sistēmas a, b, c uz rotora koordinātu sistēmu d, q), un pēc tam. spēkā esošajos regulatoros. Strāvas regulatora izeja iziet cauri apgrieztām koordinātu izmaiņām (no d, q koordinātu sistēmas uz a, b, c koordinātu sistēmu), lai iegūtu trīsfāzu sprieguma norādījumu. Vadības mikroshēma, izmantojot trīsfāzu sprieguma norādījumus, pēc reversa un aizkaves saņem 6 pwm viļņus barošanas ierīcē, lai kontrolētu motora darbību. Sistēmā ar dažādu instrukciju ievades režīmu, norādījumiem un atgriezenisko saiti, izmantojot atbilstošo vadības regulatoru, iegūstiet nākamā līmeņa atsauces norādījumus. Strāvas cilpā d, q asu griezes momenta strāvas komponents (iq) ir ātruma kontroles regulatora izeja vai ārējais. Parasti plūsmas komponents ir nulle (id =0), bet, ja ātrums ir lielāks par robežvērtību, lielāku ātruma vērtību var iegūt, izmantojot magnētisko vājināšanu (id "0").
Transformācija no a, b, c koordinātu sistēmas uz d, q koordinātu sistēmu tiek realizēta ar Klarka un parka transformāciju; Transformācija no dq uz a, b, c koordinātām tiek realizēta ar Klārka un Pārkera pretrunīgo transformāciju.