Са брзим развојем модерне моторне технологије, модерне технологије енергетске електронике, технологије микроелектронике, технологије материјала перманентних магнета, технологије регулације брзине наизменичне струје и технологије управљања, серво технологија перманентног магнета има велики развој. Перформансе АЦ серво система са перманентним магнетом се побољшавају из дана у дан, а цена има тенденцију да буде разумна, што чини да перманентни магнет АЦ серво систем замењује ДЦ серво систем, посебно у области високе прецизности, захтеви високих перформанси серво погона су постали тренд развоја савременог електричног серво погонског система.
Перманентни магнет АЦ серво систем има следеће предности:
Мотор без четке и комутатора, поуздан рад, једноставно одржавање и одржавање;
Брзо расипање топлоте намотаја статора;
Мала инерција, лако побољшати брзину система;
Погодно за радно стање велике брзине и великог обртног момента;
Под истом снагом, мањом запремином и тежином, која се широко користи у машинским алатима, механичкој опреми, механизму за руковање, опреми за штампање, роботима за монтажу, машинама за обраду, машинама за брзо намотавање, текстилним машинама и другим приликама, како би се задовољиле развојне потребе поље преноса.
Након развоја аналогног и хибридног режима, драјвер АЦ серво система са перманентним магнетом је ушао у дигиталну еру. Потпуни дигитални серво погон не само да превазилази велику дисперзију, нулти помак, ниску поузданост и друга одређивања аналогног серво-а, већ такође даје пуну игру предностима дигиталне контроле у прецизности контроле и флексибилном методу управљања, чинећи серво погон не само једноставним структуру, али и поузданије перформансе. Сада, серво систем високих перформанси, већина АЦ серво система са перманентним магнетом, укључујући синхрони АЦ серво мотор са перманентним магнетом и потпуно дигитални АЦ перманентни магнет синхрони серво драјвер из два дела.
Серво погон се састоји из два дела: хардвера погона и управљачког алгоритма. Управљачки алгоритам је једна од кључних технологија за одређивање перформанси АЦ серво система, који је главни део блокаде стране АЦ серво технологије и срж технолошког монопола.
Основна структура АЦ серво система са перманентним магнетом
Синхрони серво драјвер са сталним магнетом се углавном састоји од серво контролне јединице, погонске јединице, јединице комуникационог интерфејса, серво мотора и одговарајућег уређаја за детекцију повратних информација. Његова структура је приказана на слици 1. Серво контролна јединица укључује регулатор положаја, регулатор брзине, регулатор обртног момента и струје и тако даље. Наш синхрони драјвер са перманентним магнетом наизменичне струје интегрише напредну технологију управљања и стратегију управљања, тако да је веома погодан за високу прецизност, високе перформансе поља серво погона, али такође одражава моћну интелигенцију, флексибилност је неупоредива са традиционалним погонским системом.
Тренутно, главни серво драјвер усваја дигитални процесор сигнала (дсп) као контролно језгро. Његова предност је што може да реализује сложенији алгоритам управљања, а ствари су дигитализоване, умрежене и интелигентне. Уређаји за напајање генерално користе интелигентни модул напајања (ипм) као дизајн језгра погонског кола, ипм интерно интегрисано погонско коло, и има пренапон, прекомерну струју, прегревање, поднапон и друге заштитно коло за детекцију кварова, у главно коло је такође додато кола за меки старт , како би се смањио утицај процеса покретања на возача.
Серво драјвер се може поделити на два модула, струјну плочу и контролну плочу. Као што је приказано на слици 2, плоча за напајање (погонска плоча) је снажно електрично одељење, које укључује две јединице. Једна је јединица за напајање ипм која се користи за погон мотора, а друга је прекидачка јединица за напајање која обезбеђује дигитално и аналогно напајање за цео систем.
Контролна табла је део слабе струје, контролно језгро мотора и покретачки носилац алгоритма управљања језгром технологије серво драјвера. Контролна плоча емитује пвм сигнал кроз одговарајући алгоритам, који се користи као покретачки сигнал погонског кола за промену излазне снаге претварача, како би се постигла сврха контроле трофазног синхроног серво мотора са перманентним магнетом.
Погонска јединица
Погонска јединица прво исправља улазну трофазну или мрежну снагу преко трофазног пуномостног исправљачког кола да би добила одговарајућу једносмерну струју. Трофазни синхрони АЦ серво мотор са перманентним магнетом покреће трофазни синусоидни пвм напонски фреквентни претварач након доброг исправљања. Цео процес погонске јединице може се једноставно описати као ац-дц-ац процес. Главно тополошко коло ац-дц је трофазно пуномостно неконтролисано коло исправљача.
Део инвертера (дц-ац) усваја интелигентни модул напајања (ипм) који интегрише погонско коло, заштитно коло и прекидач за напајање. Главна топологија је шематски дијаграм трофазног инверторског кола приказан на слици 3. Користећи технику модулације ширине импулса (пвм), модулација ширине импулса (ПВМ) мења фреквенцију излазног таласног облика претварача променом наизменичног укључивања. -време искључивања транзистора снаге и мења однос времена укључења и искључивања транзистора у сваком полуциклусу. Односно, променом ширине импулса мења се помоћна вредност излазног напона претварача да би се постигла сврха регулације снаге.
вт1 ~ вт6 на слици 3 је шест цеви прекидача за напајање, с1, с2 и с3 респективно представљају три крака моста. Стање прекидача сваког крака моста је наведено на следећи начин: када је цев прекидача горњег крака моста у стању "укључено" (цев прекидача доњег крака моста мора бити у "искљученом" стању у овом тренутку), стање прекидача је 1; Када је цев прекидача доњег крака моста у стању "укључено" (тада цев прекидача доњег крака моста мора бити у стању "искључено"), стање прекидача је 0. Три крака моста имају само два стања "0" и "1", тако да с1, с2 и с3 формирају осам режима преклопне цеви од 000, 001, 010, 011, 100, 101 и 111 , међу којима режими преклапања 000 и 111 чине излазни напон претварача нула, па се овај режим пребацивања назива нултим стањем. Напон излазне линије је уаб, убц и уца, а фазни напон је уа, уб и уц, где је удц напон напајања једносмерном струјом. Анализа табеле у прилогу се може добити према горе наведеном.
Контролна јединица
Контролна јединица је језгро целог АЦ серво система, реализујући контролу положаја система, контролу брзине, обртног момента и контролера струје. Процесор дигиталних сигнала (дсп) не само да има могућност брзе обраде података, већ такође интегрише богат АСИЦ за контролу мотора, као што су а/д конвертор, пвм генератор, коло бројача времена, асинхрони комуникациони круг, примопредајник и брза програмабилна статика рам и програмска меморија великог капацитета. Серво драјвер реализује векторску контролу (вц) усвајањем принципа контроле оријентације магнетног поља (фоц) и трансформације координата, и контролише мотор комбиновањем модуса контроле синусоидалне модулације ширине импулса (спвм). Векторска контрола синхроног мотора са перманентним магнетом генерално контролише струју или напон статора откривањем или проценом положаја и амплитуде флукса ротора мотора. На овај начин, обртни момент мотора је повезан само са флуксом и струјом, што је слично методи управљања ДЦ мотора и може постићи високе перформансе управљања. За синхрони мотор са перманентним магнетом, положај флукса ротора је исти као и механички положај ротора. На овај начин, положај флукса ротора мотора може се знати детекцијом стварне позиције ротора, тако да је векторско управљање синхроним мотором са трајним магнетима поједностављено у поређењу са асинхроним мотором.
Серво мотор контролисан серво драјвером са перманентним магнетом (пмсм)
Када серво драјвер контролише серво мотор са перманентним магнетом наизменичне струје, он може да ради под режимом контроле струје (окретног момента), брзине и положаја. Блок дијаграм управљачке структуре система је приказан на слици 4. Пошто серво мотор са трајним магнетом на наизменичну струју (пмсм) користи побуду перманентним магнетом, његово магнетно поље се може сматрати константним. Истовремено, брзина мотора серво мотора наизменичне струје је синхрона брзина, односно његова револуција је нула. Ови услови у великој мери смањују сложеност математичког модела серво драјвера наизменичне струје који покреће серво мотор наизменичне струје са перманентним магнетом. Као што се може видети са слике 4, систем је заснован на мерењу повратне спреге двофазне струје (иа, иб) мотора и положаја мотора. Комбиновањем измерене фазне струје (иа, иб) са информацијом о положају, ид и ик компоненте су добијене променом координата (из координатног система а, б, ц у координатни систем ротора д, к), а затим унели у њихове одговарајуће струјне регулаторе. Излаз регулатора струје пролази кроз обрнуту промену координата (од д, к координатног система у а, б, ц координатни систем) да би се добила инструкција трофазног напона. Контролни чип, преко инструкције трофазног напона, након обрнутог кретања и кашњења, добија 6 пвм таласа који излазе на уређај за напајање за контролу рада мотора. У систему под различитим режимом уноса инструкција, инструкција и повратна информација преко одговарајућег регулатора контроле, добијате следећи ниво референтне инструкције. У струјној петљи, компонента струје момента (ик) д, к оса је излазна или екстерна вредност коју даје регулатор брзине. Генерално, компонента флукса је нула (ид=0), али када је брзина већа од граничне вредности, већа вредност брзине се може добити путем магнетног слабљења (ид "0").
Трансформација из а, б, ц координатног система у д, к координатни систем се реализује Кларк и Парк трансформацијом; Трансформација из дк у а, б, ц координате је реализована контраваријантном трансформацијом Кларка и Паркера.