Med den snabba utvecklingen av modern motorteknik, modern kraftelektronikteknik, mikroelektronikteknik, permanentmagnetmaterialteknik, AC-justerbar hastighetsregleringsteknik och styrteknik, har permanentmagnet AC-servoteknik stor utveckling. Prestandan hos permanentmagnet AC servosystem förbättras dag för dag, och priset tenderar att vara rimligt, vilket gör att permanentmagnet AC servosystem ersätter DC-servosystem, särskilt inom området för hög precision, har höga prestandakrav för servodrivning blivit en utvecklingstrend av moderna elektriska servodrivsystem.
Permanent magnet AC servosystem har följande fördelar:
Motor utan borste och kommutator, pålitligt arbete, enkelt underhåll och underhåll;
Statorlindning värmeavledning snabb;
Liten tröghet, lätt att förbättra systemets snabbhet;
Lämplig för arbetstillstånd med hög hastighet och stort vridmoment;
Under samma kraft, mindre volym och vikt, används ofta i verktygsmaskiner, mekanisk utrustning, hanteringsmekanism, tryckutrustning, monteringsrobot, bearbetningsmaskiner, höghastighetslindningsmaskiner, textilmaskiner och andra tillfällen, för att möta utvecklingsbehoven hos överföringsfält.
Efter utvecklingen av analogt och hybridläge har föraren av permanentmagnet AC servosystem gått in i den digitala eran. Den fullständiga digitala servodrivningen övervinner inte bara den stora spridningen, nolldriften, låga tillförlitligheten och andra bestämningar av analog servo, utan ger också fullt spel åt fördelarna med digital styrning i kontrollprecision och flexibel kontrollmetod, vilket gör servodrivningen inte bara enkel struktur, men också mer tillförlitlig prestanda. Nu, högpresterande servosystem, det mesta av permanentmagnet AC servosystem inklusive permanentmagnet synkron AC servomotor och full digital AC permanentmagnet synkron servodrivare två delar.
Servodrivningen består av två delar: drivenhetens hårdvara och styralgoritmen. Kontrollalgoritm är en av nyckelteknikerna för att bestämma prestandan hos AC-servosystemet, som är huvuddelen av utländsk AC-servoteknikblockad och kärnan i teknikmonopol.
Den grundläggande strukturen för AC permanentmagnet servosystem
Ac permanent magnet synkron servodrivrutin består huvudsakligen av servostyrenhet, drivenhet, kommunikationsgränssnittsenhet, servomotor och motsvarande återkopplingsdetekteringsenhet. Dess struktur visas i figur 1. Servostyrenheten inkluderar positionsregulator, hastighetsregulator, vridmoment- och strömregulator och så vidare. Vår AC permanentmagnet synkrona drivrutin integrerar avancerad styrteknik och kontrollstrategi, så att den är mycket lämplig för hög precision, höga prestandakrav för servodrivfältet, men återspeglar också den kraftfulla intelligensen, flexibiliteten är ojämförlig med det traditionella drivsystemet.
För närvarande använder den vanliga servodrivrutinen digital signalprocessor (dsp) som kontrollkärna. Dess fördel är att den kan realisera mer komplexa kontrollalgoritmer, och ärenden är digitaliserade, nätverksanslutna och intelligenta. Kraftenheter använder i allmänhet intelligent kraftmodul (ipm) som kärndesignen för drivkretsen, ipm intern integrerad drivkrets, och har överspänning, överström, överhettning, underspänning och andra feldetekteringsskyddskretsar, i huvudkretsen har även en mjukstartkrets lagts till , för att minska inverkan av startprocessen på föraren.
Servodrivrutinen kan delas upp i två moduler, strömkort och styrkort. Som visas i figur 2 är kraftplattan (drivplattan) en stark elavdelning, som inkluderar två enheter. Den ena är kraftdrivenheten ipm som används för att driva motorn, och den andra är strömförsörjningsenheten för att ge digital och analog ström till hela systemet.
Styrkortet är den svaga strömdelen, motorns kontrollkärna och den löpande bäraren för kärnstyrningsalgoritmen för servodrivartekniken. Styrkortet matar ut pwm-signalen genom motsvarande algoritm, som används som drivsignalen för drivkretsen för att ändra växelriktarens uteffekt, för att uppnå syftet att styra den trefasiga synkrona AC-servomotorn med permanent magnet.
Kraftdrivenhet
Den kraftdrivande enheten likriktar först den ingående trefas- eller nätströmmen genom den trefasiga helbrygglikriktarkretsen för att erhålla motsvarande likström. Den trefasiga permanentmagnetiska synkrona AC-servomotorn drivs av den trefasiga sinusformade pwm-spänningsfrekvensomvandlaren efter god likriktning. Hela processen med drivenhet kan enkelt beskrivas som ac-dc-ac-process. Den huvudsakliga topologiska kretsen för växelströmslikström är den trefasiga fullbrygga okontrollerade likriktarkretsen.
Växelriktardelen (dc-ac) använder den intelligenta kraftmodulen (ipm) som integrerar drivkretsen, skyddskretsen och strömbrytaren. Huvudtopologin är det trefasiga kretsschemat för växelriktaren som visas i figur 3. Genom att använda tekniken för pulsbreddsmodulering (pwm), ändrar pulsbreddsmoduleringen (PWM) frekvensen för växelriktarens utgående vågform genom att ändra den alternerande på -av-tid för effekttransistorn, och ändrar transistorns på-av-tidsförhållande i varje halvcykel. Det vill säga genom att ändra pulsbredden för att ändra växelriktarens utspänningshjälpvärde för att uppnå syftet med effektreglering.
vt1 ~ vt6 i figur 3 är sex strömbrytarrör, s1, s2 respektive s3 representerar tre bryggarmar. Omkopplartillståndet för varje broarm specificeras enligt följande: när omkopplarröret på den övre broarmen är i "på"-läge (omkopplarröret på den nedre broarmen måste vara i "av"-läge vid denna tidpunkt), omkopplartillståndet är 1; När omkopplarröret för den nedre bryggarmen är i tillståndet "på" (då måste det nedre brytarröret för bryggarmen vara i läget "av"), är omkopplingsläget 0. De tre bryggarmarna har bara två tillstånd "0" och "1", så s1, s2 och s3 bildar åtta kopplingsrörslägen av 000, 001, 010, 011, 100, 101 och 111 , bland vilka omkopplingslägena 000 och 111 gör växelriktarens utspänning noll, så detta omkopplingsläge kallas nolltillstånd. Utgångsspänningen är uab, ubc och uca, och fasspänningen är ua, ub och uc, där udc är DC-strömförsörjningsspänningen. Den bifogade tabellanalysen kan erhållas enligt ovan.
Styrenhet
Styrenheten är kärnan i hela AC-servosystemet och realiserar systempositionskontroll, hastighetskontroll, vridmoment och strömregulator. Den digitala signalprocessorn (dsp) har inte bara snabb databehandlingskapacitet, utan integrerar också rik ASIC för motorstyrning, såsom a/d-omvandlare, pwm-generator, tidsräknare, asynkron kommunikationskrets, can-bussändtagare och höghastighetsprogrammerbar statisk ström. ram och programminne med stor kapacitet. Servodrivrutinen realiserar vektorstyrning (vc) genom att anta styrprincipen för magnetfältsorientering (foc) och koordinattransformation, och styr motorn genom att kombinera sinusformad pulsbreddsmodulering (spwm) styrläge. Vektorstyrningen av en synkronmotor med permanentmagnet styr i allmänhet statorströmmen eller spänningen genom att detektera eller uppskatta positionen och amplituden för motorns rotorflöde. På detta sätt är motorns vridmoment endast relaterat till flödet och strömmen, vilket liknar DC-motorns styrmetod och kan erhålla hög styrprestanda. För synkronmotor med permanentmagnet är rotorns flödesposition detsamma som rotorns mekaniska läge. På detta sätt kan flödespositionen för motorns rotor vara känd genom att detektera rotorns faktiska position, så att vektorstyrningen av permanentmagnetsynkronmotorn förenklas jämfört med den för asynkronmotorn.
Servodrivrutinstyrd AC permanentmagnet Servomotor (pmsm)
När servodrivaren styr AC-permanentmagnetservomotorn kan den arbeta under ström (vridmoment), hastighet respektive positionskontrollläge. Systemets kontrollstrukturblockdiagram visas i figur 4. Eftersom AC permanentmagnet servomotor (pmsm) använder permanentmagnetexcitering, kan dess magnetfält betraktas som konstant. Samtidigt är motorhastigheten för AC permanentmagnet servomotor synkron hastighet, det vill säga dess rotation är noll. Dessa förhållanden minskar avsevärt komplexiteten hos den matematiska modellen av AC-servodrivrutinen som driver AC-permanentmagnetservomotorn. Som framgår av figur 4 är systemet baserat på att mäta den tvåfasiga strömåterkopplingen (ia, ib) för motorn och motorns position. Genom att kombinera den uppmätta fasströmmen (ia, ib) med positionsinformationen erhölls id- och iq-komponenterna genom byte av koordinater (från koordinatsystemet a, b, c till rotorkoordinatsystemet d, q), och sedan in i sina respektive nuvarande regulatorer. Utsignalen från strömregulatorn går genom den omvända koordinatändringen (från d, q koordinatsystem till a, b, c koordinatsystem) för att erhålla trefasspänningsinstruktionen. Styrchippet, genom trefasspänningsinstruktionen, efter reversering och fördröjning, får 6 pwm-vågor som matas ut till kraftenheten för att styra motordriften. I systemet under olika instruktionsinmatningsläge, instruktion och återkoppling genom motsvarande styrregulator, få nästa nivå av referensinstruktion. I strömslingan är vridmomentströmkomponenten (iq) för d, q-axlarna utgången eller externt som ges av hastighetsregulatorn. I allmänhet är flödeskomponenten noll (id=0), men när hastigheten är större än gränsvärdet kan ett högre hastighetsvärde erhållas genom magnetisk försvagning (id "0").
Transformationen från a, b, c koordinatsystem till d, q koordinatsystem realiseras genom clarke och park transformation; Transformationen från dq till a, b, c koordinater realiseras med den kontravarianta transformationen av Clark och Parker.