ACサーボモータのベクトル制御の原理とは?
1. AC誘導サーボモータのベクトル制御
ベクトル制御はAC誘導の重要な側面です サーボモーター. ベクトル操作の概念は、最初に提案されました。 1971 ドイツ人学者F氏による. ブラッケ. サーボシステムでは, DCサーボモーターはモーターの磁束によって制御できるため、優れた動的機能と静的機能を実現できます。 (ファイ) と電機子電流 (イア), どれが独立変数ですか. さらに, 電磁トルク (Tm = KT Φ Ia) と磁束Φは電機子電流Iaに正比例します。. 結果として, コントロールは簡単です, そして関数は線形です.
DC モーターと同様の特性を AC モーターで実現するには, DCモーターをシミュレートする必要があります, AC モーターの対応する磁界と電機子電流を計算します。, 個別かつ独立して操作します. これには、交差する 3 つの変数を変換する必要があります。 (ベクトル) 等価な DC 量に変換 (スカラー), ACモーターの等価モデルの確立, DCモーターの制御方式に従って動作させます。.
三相非同期交流モータは磁界Φ内で角速度ω0で回転します。. 図 b は、空間差が 2 である 2 セットの巻線を示しています。 900, どれの, 差がある交流電流に置き換えると 900 いつでも 2 つのフェーズ α と β の間, 結果として、ω0 の回転磁場 Φ の角速度は図 a と同じになります。. したがって、図 a と b の 2 組の巻線は等価です。.
図 c は、2 つの相互に直線的な巻線 d と q を備えたモデルを示しています。. 直流電流idとiqを別々に接続した場合, それらは固定配向磁場Φを確立します。. 巻線が角速度ω0で回転すると, 確立された磁場は回転磁場でもあります, 図aと同じ振幅と速度で.
三相Aからの切替, B, C系から二相系αへ、βシステム
三相Aからの変換, B, C系を二相αに、βシステムは三相交流モーターを等価な二相交流モーターに変換します。. 図 a の三相非同期モーターの固定子巻線は次のとおりです。 120 空間内で互いに度が離れている. 平衡AC電流iAを印加することにより, iB, と iC の位相差 120 時間の度数, 同期回転磁場ベクトル Φ が角速度 ω で固定子に発生します。 0.
三相巻線の効果は、空間上で相互に直線的な2つの巻線α、βに置き換えることで最大限に活用できます。, の位相差をもつ平衡交流電流 iα と iβ を印加します。 90 時間の度数. 回転磁界の振幅と角速度Φとω 0 三相巻線と同じです, 図 a と b の 2 セットの巻線は等価であるとみなされます。.
三相から二相への数学的変換公式を使用することにより, 二相交流巻線の等価交流磁場を計算できます。. それから, 発生する空間回転磁界は三相Aに発生する回転磁界と同じです。, B, およびC巻線. 三相巻線のA相巻線の軸をα座標軸に合わせることで, 磁位と電流の比例関係に基づいて、対応する電流値 iα と iβ を求めることができます。.
変換に使用されるその他の物理量, 三相平衡量と二相平衡量であればよい, 同じように変換できます. これにより、三相モーターが二相モーターに効果的に変換されます。.
ベクトル回転変換
三相モーターを二相モーターに変換後, 二相 AC モーターを同等の DC モーターに置き換えることが重要です. 励磁巻線は d で表され、励磁電流は id です。. 電機子巻線をq、電機子電流をiqとします。. これにより、固定子上で角速度 ω0 で回転する固定変動磁場 Φ が生成されます。. 二相 AC モーターから DC モーターへの変換は、本質的にベクトルからスカラーへの変換です。, そして静止デカルト座標系から回転デカルト座標系へ.
ここで iα と iβ が id と iq に変換されます。, 磁場の組成が変わらないことを保証しながら. iαとiβの合成ベクトルをi1で表す, これは、Φ を iα および iβ に垂直な方向に投影することによって取得できます。. Id と iq は空間内を角速度 ω0 で回転します. 換算式は以下の通りです:
ベクトル制御では直交座標系と極座標系を変更する必要がある. i1 は、id と iq から次の式を使用して計算されます。.
誘導モーターでのベクトル変換の使用により、DC モーターと同じ制御特性が得られます。, シンプルで信頼性の高い構造を維持しながら. モーターの容量に制限がなく、同等の DC モーターと比較して機械的慣性が低くなります。.
2. AC同期モータのベクトル制御
基本原則
AC同期モーターは、その高効率と優れた性能により、さまざまな産業で広く使用されています。. ベクトル制御は、AC 同期モーターの速度とトルクを制御するために使用される一般的な方法です. DCモーターの場合, トルクは電機子電流に正比例します, AC同期モーター使用時, トルクはローター磁界とステーター磁界の間の相互作用によって決まります。.
AC同期モーターの回転子は永久磁石で構成されています, 三相巻線によって生成される固定子磁界と相互作用する磁界を生成します。. ロータ磁極とステータ巻線の相対的な向きをエンコーダで検出, ベクトル制御に必要なフィードバックを提供します。. 三相巻線に流れる電流を制御することで, モーターのトルクと速度を調整することが可能です.
ベクトル制御により、モーター巻線を流れる電流がローターによって生成される磁場に対して常に垂直になるようにします。, 結果的に最大トルクが得られます. 永久磁石磁界間の接続を確立することにより、, 電機子磁気起電力, とトルク, ベクトル制御によりモーターの速度とトルクを正確に制御可能.
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