Vật lý điều khiển: Đi sâu vào kiến ​​trúc bộ điều khiển AC servo

các Ổ đĩmột AC AC là một thtôtôtôtôtôtôtôiết bị điện tử công suất phức tạp đại diện cho sự thành công của lý thuyết điều khiển áp dụng cho kỹ thuật điện. Để hiểu được khả năng hiệu suất cao của nó, điều cần thiết là phải nhìn xa hơn vai trò chức năng của nó và xem xét nó. kiến trúc bên trong —các thành phần và quy trình cho phép chuyển động chính xác.

Kiến trúc nội bộ: Ba hệ thống con chính

Một Ổ đĩmột AC AC thường bao gồm ba giai đoạn chức năng chính giúp chuyển đổi nguồn AC đầu vào thành nguồn AC được điều khiển chính xác cho động cơ, dựa trên tín hiệu phản hồi:

1. Giai đoạn chuyển đổi nguồn (Bộ chỉnh lưu):

   • các incoming single-phase or three-phase AC power is first converted into a high-voltage DC (Direct Current) voltage, which is typically smoothed using a Bộ tụ điện liên kết DC .

   • các energy stored in this DC bus is then available for the next stage.

   • Lưu ý: các drive may also incorporate a braking resistor or regenerative circuitry to dissipate or reuse excess energy generated during motor deceleration.

2. Giai đoạn đảo ngược nguồn (Biến tần):

   • Đây là phần chuyển đổi năng lượng cốt lõi, thường bao gồm một loạt các Transitor lưỡng cực có cổng cách điện (IGBT) .

   • các control board uses Điều chế độ rộng xung (PWM) kỹ thuật để nhanh chóng chuyển đổi IGBT, chuyển đổi điện áp DC trở lại dạng sóng AC ba pha.

   • Điều quan trọng là bộ truyền động điều khiển tần số, cường độ và pha của dạng sóng AC đầu ra này với độ phân giải cực cao để quản lý chính xác tốc độ và mô-men xoắn của động cơ.

3. Giai đoạn kiểm soát và xử lý (Bộ não):

   • Điều này bao gồm bộ vi xử lý hoặc Bộ xử lý tín hiệu số (DSP) thực hiện các vòng điều khiển.

   • Nó xử lý các lệnh vị trí/vận tốc đến và sử dụng phản hồi thời gian thực từ bộ mã hóa hoặc bộ phân giải của động cơ.

   • Sau đó nó chạy Vòng điều khiển PID và Điều khiển hướng trường (FOC) các thuật toán để tính toán chính xác các tín hiệu kích hoạt chính xác của động cơ cần thiết cho giai đoạn biến tần nhằm loại bỏ bất kỳ lỗi nào giữa lệnh và vị trí động cơ thực tế.

các Critical Role of Field-Oriented Control (FOC)

các superior performance of the Ổ đĩmột AC AC so với VFD tiêu chuẩn phụ thuộc vào việc sử dụng Điều khiển hướng trường (FOC) , đôi khi được gọi là Kiểm soát véc tơ.

• các Problem: Việc điều khiển động cơ xoay chiều rất phức tạp vì mô-men xoắn và từ thông được kết hợp (phụ thuộc lẫn nhau).

• các FOC Solution: các DSP in the drive mathematically transforms the motor's three-phase AC currents ( $i_a,i_b,i_c$ ) từ khung tham chiếu stato vật lý thành khung tham chiếu DC hai trục quay ( $i_d,i_q$ ).

  • các dòng điện trục d ( $i_d$ ) kiểm soát từ thông (hoặc trường).

  • các dòng điện trục q ( $i_q$ ) kiểm soát mô-men xoắn .

• các Advantage: Bằng cách tách từ thông và mô-men xoắn, bộ truyền động có thể điều khiển mô-men xoắn một cách chính xác và nhanh chóng, mang lại cho động cơ phản ứng động cao tương tự như động cơ DC hiệu suất cao. Điều này rất cần thiết để tăng tốc nhanh và định vị chính xác xác định hệ thống servo.

Cân nhắc xếp hạng sức mạnh

Khi lựa chọn một Ổ đĩmột AC AC , nó đánh giá sức mạnh là rất quan trọng và phải phù hợp với nhu cầu của động cơ và ứng dụng. Đánh giá này xác định khả năng của ổ đĩa để xử lý yêu cầu:

• Dòng điện liên tục: các current the drive can safely supply during continuous operation (steady state).

• Đỉnh hiện tại: các maximum current the drive can supply for a short duration (e.g., during rapid acceleration), which determines the system's dynamic response.

các sophisticated architecture of the Ổ đĩmột AC AC là thứ cho phép nó cung cấp dòng điện cực đại cao một cách đáng tin cậy cho chuyển động năng động trong khi vẫn duy trì khả năng kiểm soát cực kỳ chính xác đối với vị trí, tốc độ và mô-men xoắn, khiến nó không thể thiếu trong tự động hóa tiên tiến.