Hệ thống điều khiển tốc độ động cơ AC servo

Động cơ servo động cơ servo DC trong hệ thống servo cấp liệu nc được sử dụng rộng rãi, nó có đặc tính tốc độ và mô-men xoắn tốt, nhưng cấu trúc phức tạp, chi phí sản xuất cao, khối lượng lớn và chổi than động cơ dễ bị hao mòn, cổ góp tạo ra tia lửa, công suất của động cơ servo dc và các trường hợp sử dụng bị hạn chế. Động cơ servo AC không có chổi than và cổ góp và các khuyết tật cấu trúc khác; Và loại thiết bị chuyển mạch nguồn mới, mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng, sự phát triển của công nghệ máy tính và thuật toán điều khiển, v.v., nhằm thúc đẩy sự phát triển của mạch truyền động xoay chiều, làm cho đặc tính điều chỉnh tốc độ của trình điều khiển servo xoay chiều có thể thích ứng với các yêu cầu của hệ thống servo cấp liệu máy công cụ nc. Máy công cụ nc hiện đại có xu hướng được điều khiển bởi bộ điều khiển servo ac, ac servo để thay thế bộ điều khiển servo dc. 1. Cấu tạo của động cơ xoay chiều ac servo với động cơ cảm ứng xoay chiều và động cơ đồng bộ xoay chiều. Động cơ cảm ứng xoay chiều có cấu tạo đơn giản, công suất lớn, giá thành rẻ, thường sử dụng chuyển động nền của động cơ truyền động. Động cơ servo xoay chiều đồng bộ nam châm vĩnh cửu được sử dụng làm chuyển động cấp liệu cho động cơ truyền động và sơ đồ cấu trúc của nó được thể hiện trong hình 1. Động cơ bao gồm stato và rôto và bộ phận phát hiện. Stator được làm bằng tấm gấp, bề ngoài của nó là hình đa giác, không có đế nên có lợi cho việc tản nhiệt. Nhúng vào răng stato một logarit của cuộn dây ba pha. Rotor được làm bằng tấm gấp và được trang bị một nam châm vĩnh cửu, cực logarit và cực stator logarit giống nhau. Nam châm vĩnh cửu là: alnico, ferrite và hợp kim ndfeb nam châm vĩnh cửu đất hiếm, hợp kim có hiệu suất hợp kim nam châm vĩnh cửu đất hiếm là tốt nhất. Phần tử phát hiện bằng bộ mã hóa xung, cũng có thể sử dụng máy phát điện biến áp quay, được sử dụng để phát hiện vị trí góc, độ dịch chuyển và tốc độ quay của động cơ, nhằm cung cấp vị trí tuyệt đối của thông tin vị trí rôto động cơ xoay chiều đồng bộ nam châm vĩnh cửu, phản hồi và lượng phản hồi tốc độ. 2. Điều khiển tần số động cơ AC servo của tốc độ động cơ xoay chiều n, rất logarit p với tần số nguồn điện xoay chiều f, động cơ và mối quan hệ giữa tốc độ trượt tốc độ truyền s (1)Đối với động cơ không đồng bộ s≠ S = 0, 0, đối với động cơ đồng bộ. Theo loại (1), thay đổi tần số nguồn f, tốc độ động cơ thay đổi theo tỷ lệ trực tiếp của n và f. Cuộn dây stato động cơ có điện thế E = 4. 44 fwkwΦNếu bỏ qua hiện tượng sụt áp trở kháng stato thì điện áp pha stato U≈ E = 4。 44 fwkwΦTrên loại kw không đổi, nếu điện áp pha U không thay đổi thì khi tăng tần số f, thông lượng khe hở không khí & Phi; Sẽ giảm. Và có thể thấy từ phương trình mô men xoắn, & Phi; Giá trị giảm đi và dòng điện cảm ứng I2 của rôto động cơ cũng giảm tương ứng, tất yếu sẽ dẫn đến mômen đầu ra cho phép của động cơ M giảm xuống. Ngoài ra, nếu điện áp pha U giống nhau thì f giảm, khe hở không khí từ thông & Phi; Sẽ tăng lên sẽ làm cho mạch từ bão hòa, dòng điện xung kích thích tăng cao gây tổn thất sắt, hệ số công suất. Vì vậy, thay đổi tốc độ f của tần số, cần thay đổi điện áp pha stato U cùng lúc, để duy trì & Phi; Giá trị gần giống nhau nên M cũng gần giống nhau. Điều khiển tần số động cơ ac servo có thể nhìn thấy được của tốc độ động cơ là vấn đề then chốt để đạt được sự điều chế tần số của bộ điều chỉnh điện áp nguồn xoay chiều. Có nhiều loại nguồn FM. Thông thường mạch biến đổi truyền thông -Dc -Communication, mạch dòng điện ba pha là bộ phận chính của biến tần. Như thể hiện trong hình 2 là sơ đồ nguyên lý mạch chính biến tần ba pha loại bóng bán dẫn điện áp (GTR) được sử dụng rộng rãi nhất. Bằng mạch chỉnh lưu ac -Diode biến đổi dc để thu được điện áp một chiều không đổi Ud, phần tử chuyển mạch bóng bán dẫn công suất T1, T4, T3, T6, T5, T2 của biến tần ba phaPWM, điện dung C đang cố gắng duy trì biến tần điện áp một chiều đầu vào Ud như một giá trị không đổi, do đó, dòng này được gọi là biến tần loại điện áp. Phần tử chuyển mạch biến tần T1, T2, T3 được điều khiển bởi sóng tam giác 1 và được tạo ra theo yêu cầu điều khiển điều chỉnh tốc độ có tần số và biên độ điện áp nhất định của sóng hình sin 2, thông qua việc so sánh sóng 1 và 2 để tạo ra xung hình chữ nhật liên tục, 3, đẳng cự và phạm vi rộng để điều khiển các tín hiệu điều khiển bật tắt. Như vậy thắng 3 nhóm ở đầu ra của biến tần có 3 dạng xung hình chữ nhật giống nhau, là dạng sóng ở động cơ truyền động, hoạt động của nó tương đương với 4 điện áp hình sin ba pha. Từ phần thảo luận ở trên, biến tần là chìa khóa để hiện thực hóa việc điều khiển biến tần điều chỉnh chuyển đổi tần số đạt được dạng sóng điều khiển cần thiết 3. Việc hiện thực hóa các phương pháp điều khiển dạng sóng (Chế độ điều khiển tốc độ động cơ), hiện được áp dụng rộng rãi bởi điều khiển biến đổi vectơ. Hình 3 là một ví dụ về sơ đồ hệ thống điều khiển ac servo, hệ thống bao gồm hai phần, bộ chuyển đổi nguồn và bệ điều khiển. Bộ chuyển đổi nguồn bao gồm bộ chỉnh lưu và bộ biến tần, vai trò của bộ chỉnh lưu là đầu vào của dòng điện xoay chiều ba pha thành dòng điện một chiều (dc), như trong hình 3 phía trên bên trái; Biến tần là dòng điện một chiều (dc) thành yêu cầu theo yêu cầu của tín hiệu điều khiển của dòng điện xoay chiều ba pha (ac), hiện nay thường SỬ DỤNG loại mô-đun công suất cao tần số chuyển mạch biến tần hiệu suất cao mới IPM, như trong hình 3 phía trên. Nền tảng bộ điều khiển trên phần cứng của sơ đồ DSP + FPGA như trong hình 3 như được hiển thị ở phần dưới. Chức năng chính của các thiết bị FPGA (Mảng cổng lập trình trường) và DSP (Bộ xử lý tín hiệu số), cùng với việc triển khai phần mềm, lập lịch tác vụ, xử lý tín hiệu đầu vào và đầu ra, tạo tín hiệu điều khiển biến tần và các chức năng điều khiển khác, v.v. Máy vi tính chip đơn AT89C52 để thực hiện màn hình ống kỹ thuật số, bàn phím, Được sử dụng để gỡ lỗi và cài đặt tham số) Cũng như quản lý cổng nối tiếp. Không gian hạn chế, chức năng chi tiết của từng module, ở đây không còn bàn chi tiết nữa.