Fizik Kawalan: Mengeluarkan Senibina Pemacu AC Servo

The AC Servo Drive adalah sekeping elektronik kuasa yang canggih yang mewakili kejayaan teori kawalan yang digunakan untuk kejuruteraan elektrik. Untuk memahami keupayaan berprestasi tinggi, penting untuk melihat di luar peranan fungsinya dan meneliti Seni Bina Dalaman - Komponen dan proses yang membolehkan gerakan yang tepat.

Seni Bina Dalaman: Tiga Subsistem Utama

An AC Servo Drive biasanya terdiri daripada tiga peringkat fungsi utama yang menukar kuasa AC masuk ke dalam kuasa AC yang dikawal dengan tepat untuk motor, berdasarkan isyarat maklum balas:

1. Tahap Penukaran Kuasa (penerus):

   • Kuasa AC fasa tunggal atau tiga fasa yang masuk pertama kali ditukar menjadi voltan DC (arus langsung) voltan tinggi, yang biasanya dilicinkan dengan menggunakan a DC-Link Capacitor Bank .

   • Tenaga yang disimpan dalam bas DC ini kemudiannya tersedia untuk peringkat seterusnya.

   • Catatan: Pemacu juga boleh menggabungkan perintang brek atau litar regeneratif untuk menghilangkan atau menggunakan semula tenaga berlebihan yang dijana semasa penurunan motor.

2. Tahap penyongsangan kuasa (penyongsang):

   • Ini adalah bahagian pensuisan kuasa teras, biasanya terdiri daripada pelbagai Transistor Bipolar Gate terlindung (IGBTS) .

   • Papan kawalan menggunakan Modulasi Lebar Pulse (PWM) Teknik untuk menukar IGBT dengan cepat, menukar voltan DC kembali ke dalam bentuk gelombang AC tiga fasa.

   • Secara penting, pemacu mengawal kekerapan, magnitud, dan fasa Daripada bentuk gelombang AC output ini dengan resolusi yang sangat tinggi untuk menguruskan kelajuan dan tork motor dengan tepat.

3. Tahap Kawalan dan Pemprosesan (Otak):

   • Ini termasuk mikropemproses atau Pemproses Isyarat Digital (DSP) yang melaksanakan gelung kawalan.

   • Ia memproses perintah kedudukan/halaju masuk dan menggunakan maklum balas masa nyata dari pengekod motor atau resolver.

   • Ia kemudian menjalankan Gelung kawalan PID dan Kawalan Berorientasikan Lapangan (FOC) Algoritma untuk mengira isyarat tembakan PWM yang tepat yang diperlukan untuk peringkat penyongsang untuk menghapuskan sebarang kesilapan antara perintah dan kedudukan motor sebenar.

Peranan Kritikal Kawalan Berorientasikan Lapangan (FOC)

Prestasi unggul AC Servo Drive berbanding dengan VFD standard turun ke penggunaannya Kawalan Berorientasikan Lapangan (FOC) , kadang -kadang dipanggil kawalan vektor.

• Masalahnya: Mengawal motor AC adalah kompleks kerana tork dan fluks digabungkan (saling bergantung).

• Penyelesaian FOC: DSP dalam pemacu secara matematik mengubah arus AC tiga fasa motor ( $i_a,i_b,i_c$ ) dari bingkai rujukan stator fizikal ke dalam bingkai rujukan DC dua paksi berputar ( $i_d,i_q$ ).

  • The semasa paksi d ( $i_d$ ) mengawal Fluks magnet (atau medan).

  • The semasa paksi Q ( $i_q$ ) mengawal tork .

• Kelebihannya: Dengan decoupling fluks dan tork, pemacu boleh dengan tepat dan cepat memerintahkan tork, memberikan motor tindak balas dinamik yang tinggi yang serupa dengan motor DC berprestasi tinggi. Ini adalah penting untuk pecutan cepat dan kedudukan yang tepat yang menentukan sistem servo.

Pertimbangan Penilaian Kuasa

Apabila memilih AC Servo Drive , itu penilaian kuasa adalah kritikal dan mesti dipadankan dengan tuntutan motor dan aplikasi. Penarafan ini mentakrifkan keupayaan pemacu untuk mengendalikan yang diperlukan:

• Arus berterusan: Semasa pemacu boleh dibekalkan dengan selamat semasa operasi berterusan (keadaan mantap).

• Semasa puncak: Arus maksimum pemacu boleh dibekalkan untuk tempoh yang singkat (mis., Semasa pecutan pesat), yang menentukan tindak balas dinamik sistem.

Seni bina canggih AC Servo Drive adalah apa yang membolehkannya untuk menyampaikan arus puncak yang tinggi untuk pergerakan dinamik sambil mengekalkan kawalan yang sangat tepat ke atas kedudukan, kelajuan, dan tork, menjadikannya sangat diperlukan dalam automasi lanjutan.