Modern motor teknolojisinin, modern güç elektroniği teknolojisinin, mikroelektronik teknolojisinin, sabit mıknatıslı malzeme teknolojisinin, AC ayarlanabilir hız düzenleme teknolojisinin ve kontrol teknolojisinin hızlı gelişimi ile kalıcı mıknatıslı AC servo teknolojisi büyük bir gelişme göstermiştir. Kalıcı mıknatıslı AC servo sisteminin performansı her geçen gün artıyor ve fiyatı makul olma eğiliminde, bu da sabit mıknatıslı AC servo sisteminin DC servo sisteminin yerini almasını sağlıyor, özellikle yüksek hassasiyet alanında, servo sürücünün yüksek performans gereksinimleri haline geldi. modern elektrikli servo sürücü sisteminin gelişme eğilimi.
Kalıcı mıknatıslı AC servo sistemi aşağıdaki avantajlara sahiptir:
Fırçasız ve komütatörsüz motor, güvenilir çalışma, basit bakım ve onarım;
Stator sargı ısı dağılımı hızlı;
Küçük atalet, sistemin hızını iyileştirmek kolaydır;
Yüksek hız ve büyük tork çalışma durumu için uygundur;
Aynı güçte, daha küçük hacim ve ağırlıkta, takım tezgahlarında, mekanik ekipmanlarda, taşıma mekanizmalarında, baskı ekipmanlarında, montaj robotlarında, işleme makinelerinde, yüksek hızlı sarma makinelerinde, tekstil makinelerinde ve diğer durumlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. iletim alanı.
Analog ve hibrit modun geliştirilmesinden sonra, sabit mıknatıslı AC servo sisteminin sürücüsü dijital çağa girmiştir. Tam dijital servo sürücü, yalnızca analog servonun geniş dağılımı, sıfır kayması, düşük güvenilirliği ve diğer belirlemelerinin üstesinden gelmekle kalmaz, aynı zamanda kontrol hassasiyeti ve esnek kontrol yönteminde dijital kontrolün avantajlarından tam anlamıyla yararlanarak servo sürücüyü sadece basit değil yapar. yapı, aynı zamanda daha güvenilir performans. Şimdi, yüksek performanslı servo sistemi, sabit mıknatıslı senkron AC servo motor ve tam dijital AC sabit mıknatıslı senkron servo sürücü iki parça dahil olmak üzere sabit mıknatıslı AC servo sistemin çoğu.
Servo sürücü iki bölümden oluşur: sürücü donanımı ve kontrol algoritması. Kontrol algoritması, yabancı AC servo teknolojisi ablukasının ana parçası ve teknoloji tekelinin çekirdeğini oluşturan AC servo sisteminin performansını belirleyen anahtar teknolojilerden biridir.
AC sabit mıknatıslı servo sisteminin temel yapısı
Ac sabit mıknatıslı senkron servo sürücü, esas olarak servo kontrol ünitesi, güç sürücü ünitesi, iletişim arayüz ünitesi, servo motor ve karşılık gelen geri besleme algılama cihazından oluşur. Yapısı Şekil 1'de gösterilmiştir. Servo kontrol ünitesi konum kontrolörü, hız kontrolörü, tork ve akım kontrolörü vb. içerir. AC sabit mıknatıslı senkron sürücümüz, gelişmiş kontrol teknolojisini ve kontrol stratejisini entegre eder, böylece servo sürücü alanının yüksek hassasiyet, yüksek performans gereksinimleri için çok uygundur, ancak aynı zamanda güçlü zekayı da yansıtır, esneklik geleneksel sürücü sistemiyle kıyaslanamaz.
Şu anda, ana servo sürücü, kontrol çekirdeği olarak dijital sinyal işlemcisini (dsp) benimsiyor. Avantajı, daha karmaşık kontrol algoritmalarını gerçekleştirebilmesi ve konuların sayısallaştırılmış, ağ bağlantılı ve akıllı olmasıdır. Güç cihazları genellikle sürücü devresinin çekirdek tasarımı, ipm dahili entegre sürücü devresi olarak akıllı güç modülünü (ipm) kullanır ve aşırı gerilim, aşırı akım, aşırı ısınma, düşük gerilim ve diğer arıza algılama koruma devresine sahiptir, ana devrede yumuşak başlatma devresi de eklenmiştir , başlatma işleminin sürücü üzerindeki etkisini azaltmak için.
Servo sürücü, güç kartı ve kontrol kartı olmak üzere iki modüle ayrılabilir. Şekil 2'de gösterildiği gibi, güç plakası (sürücü plakası), iki birim içeren güçlü bir elektrik bölümüdür. Biri motoru sürmek için kullanılan güç sürücü ünitesi ipm, diğeri ise tüm sistem için dijital ve analog güç sağlayan anahtarlamalı güç kaynağı ünitesidir.
Kontrol panosu, zayıf akım kısmı, motorun kontrol çekirdeği ve servo sürücü teknolojisinin çekirdek kontrol algoritmasının çalışan taşıyıcısıdır. Kontrol panosu, üç fazlı sabit mıknatıslı senkron AC servo motorunu kontrol etme amacına ulaşmak için sürücünün çıkış gücünü değiştirmek için sürüş devresinin sürüş sinyali olarak kullanılan ilgili algoritma aracılığıyla pwm sinyali verir.
Güç tahrik ünitesi
Güç tahrik ünitesi, karşılık gelen doğru akımı elde etmek için önce üç fazlı tam köprü doğrultucu devresi aracılığıyla giriş üç fazını veya şebeke gücünü düzeltir. Üç fazlı sabit mıknatıslı senkron AC servo motor, iyi bir düzeltmeden sonra üç fazlı sinüzoidal pwm voltaj frekans dönüştürücü tarafından tahrik edilir. Güç tahrik ünitesinin tüm süreci basitçe ac-dc-ac süreci olarak tanımlanabilir. AC-DC'nin ana topolojik devresi, üç fazlı tam köprü kontrolsüz doğrultucu devresidir.
İnvertör kısmı (dc-ac), sürücü devresini, koruma devresini ve güç anahtarını entegre eden akıllı güç modülünü (ipm) kullanır. Ana topoloji, Şekil 3'te gösterilen üç fazlı evirici devre şematik diyagramıdır. Darbe genişlik modülasyonu (pwm) tekniğini kullanan darbe genişlik modülasyonu (PWM), değişken açık dalgayı değiştirerek sürücünün çıkış dalga biçiminin frekansını değiştirir. -güç transistörünün kapanma süresi ve her yarım döngüde transistörün açma-kapama süresi oranını değiştirir. Yani, güç düzenleme amacına ulaşmak için invertör çıkış voltajı yardımcı değerini değiştirmek için darbe genişliğini değiştirerek.
Şekil 3'teki vt1 ~ vt6 altı güç anahtarı tüpüdür, sırasıyla s1, s2 ve s3 üç köprü kolunu temsil eder. Her bir köprü kolunun anahtar durumu şu şekilde belirtilir: üst köprü kolunun anahtar tüpü "açık" durumdayken (alt köprü kolunun anahtar tüpü şu anda "kapalı" durumda olmalıdır), anahtar durumu 1'dir; Alt köprü kolu anahtar tüpü "açık" durumdayken (bu durumda alt köprü kolu anahtar tüpü "kapalı" durumda olmalıdır), anahtar durumu 0'dir. Üç köprü kolunun yalnızca "0" ve "1" olmak üzere iki durumu vardır, dolayısıyla s1, s2 ve s3, 000, 001, 010, 011, 100, 101 ve 111'in sekiz anahtarlama tüpü modunu oluşturur , aralarında 000 ve 111 anahtarlama modları inverter çıkış voltajını sıfır yapar, dolayısıyla bu anahtarlama modu sıfır durumu olarak adlandırılır. Çıkış hattı voltajı uab, ubc ve uca'dır ve faz voltajı ua, ub ve uc'tur; burada udc, DC güç kaynağı voltajıdır. Ekteki tablo analizi yukarıdakilere göre elde edilebilir.
Kontrol ünitesi
Kontrol ünitesi, sistem konum kontrolünü, hız kontrolünü, tork ve akım kontrolörünü gerçekleştiren tüm AC servo sisteminin çekirdeğidir. Dijital sinyal işlemcisi (dsp) yalnızca hızlı veri işleme kapasitesine sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda a/d dönüştürücü, pwm üreteci, zamanlama sayacı devresi, asenkron iletişim devresi, can bus alıcı-vericisi ve yüksek hızlı programlanabilir statik gibi motor kontrolü için zengin ASIC'yi de entegre eder. ram ve büyük kapasiteli program belleği. Servo sürücü, manyetik alan oryantasyonu (odak) ve koordinat dönüşümünün kontrol prensibini benimseyerek vektör kontrolünü (vc) gerçekleştirir ve sinüzoidal darbe genişlik modülasyonu (spwm) kontrol modunu birleştirerek motoru kontrol eder. Sabit mıknatıslı senkron motorun vektör kontrolü, genellikle motorun rotor akısının konumunu ve genliğini saptayarak veya tahmin ederek stator akımını veya gerilimini kontrol eder. Bu sayede motorun torku sadece akı ve akım ile ilişkilidir, bu da DC motorun kontrol yöntemine benzer ve yüksek kontrol performansı elde edebilir. Kalıcı mıknatıslı senkron motor için rotorun akı konumu, rotorun mekanik konumu ile aynıdır. Bu şekilde, motorun rotorunun akı konumu, rotorun gerçek konumu tespit edilerek bilinebilir, böylece sabit mıknatıslı senkron motorun vektör kontrolü, asenkron motora kıyasla basitleştirilir.
Servo sürücü kontrollü AC sabit mıknatıslı Servo Motor (pmsm)
Servo sürücü AC sabit mıknatıslı servo motoru kontrol ettiğinde sırasıyla akım (tork), hız ve konum kontrol modunda çalışabilir. Sistemin kontrol yapısı blok diyagramı Şekil 4'te gösterilmektedir. AC sabit mıknatıslı servo motor (pmsm) kalıcı mıknatıs uyarımı kullandığından, manyetik alanı sabit kabul edilebilir. Aynı zamanda, AC sabit mıknatıslı servo motorun motor hızı senkron hızdır, yani devri sıfırdır. Bu koşullar, AC sabit mıknatıslı servo motoru çalıştıran AC servo sürücünün matematiksel modelinin karmaşıklığını büyük ölçüde azaltır. Şekil 4'ten görülebileceği gibi, sistem motorun iki fazlı akım geri beslemesini (ia, ib) ve motor konumunu ölçmeye dayanmaktadır. Ölçülen faz akımı (ia, ib) konum bilgisi ile birleştirilerek, koordinatların (a, b, c koordinat sisteminden rotor koordinat sistemi d, q'ya) değiştirilmesi ve ardından id ve iq bileşenleri elde edildi. ilgili mevcut düzenleyicilerine girilir. Akım regülatörünün çıkışı, üç fazlı voltaj komutunu elde etmek için ters koordinat değişiminden (d, q koordinat sisteminden a, b, c koordinat sistemine) geçer. Kontrol çipi, üç fazlı voltaj talimatı aracılığıyla, ters ve gecikmeden sonra, motorun çalışmasını kontrol etmek için güç cihazına 6 pwm dalga çıkışı alır. Farklı komut giriş modundaki sistemde, karşılık gelen kontrol regülatörü aracılığıyla talimat ve geri bildirim, bir sonraki referans talimat seviyesini alın. Akım döngüsünde, d, q eksenlerinin tork akım bileşeni (iq), hız kontrol regülatörü tarafından verilen çıkış veya haricidir. Genel olarak, akı bileşeni sıfırdır (id=0), ancak hız sınır değerinden büyük olduğunda, manyetik zayıflama yoluyla daha yüksek bir hız değeri elde edilebilir (id "0").
a, b, c koordinat sisteminden d, q koordinat sistemine dönüşüm clarke ve park dönüşümü ile gerçekleştirilir; dq'den a, b, c koordinatlarına dönüşüm, Clark ve Parker'ın kontradeğişken dönüşümü ile gerçekleştirilir.