Wat is het principe van AC-servomotorvectorbesturing?
1. Vectorbesturing van AC-inductieservomotoren
Vectorcontrole is een essentieel aspect van AC-inductie servo motoren. Het concept van vectormanipulatie werd voor het eerst voorgesteld in 1971 door de Duitse geleerde F. Zwart. In een servosysteem, DC-servomotoren kunnen uitzonderlijke dynamische en statische functies bereiken omdat ze kunnen worden bestuurd door de magnetische flux van de motor (Phi) en ankerstroom (IA), dat zijn onafhankelijke variabelen. Aanvullend, het elektromagnetische koppel (Tm = KT Φ Ia) en magnetische flux Φ zijn direct evenredig met de ankerstroom Ia. Als gevolg, de controle is eenvoudig, en de functie is lineair.
Om vergelijkbare kenmerken van een DC-motor in een AC-motor te bereiken, je moet een gelijkstroommotor simuleren, bereken het overeenkomstige magnetische veld en de ankerstroom van de AC-motor, en bedien deze afzonderlijk en onafhankelijk. Dit vereist het converteren van de drie elkaar kruisende variabelen (vectoren) in gelijkwaardige DC-grootheden (scalairen), het vaststellen van een gelijkwaardig model van een wisselstroommotor, en het bedienen ervan volgens de besturingsmethode van een gelijkstroommotor.
De driefasige asynchrone wisselstroommotor roteert in een magnetisch veld Φ met een hoeksnelheid van ω0. Figuur b toont twee sets wikkelingen met een ruimtelijk verschil van 900, welke, wanneer vervangen door een wisselstroom met een verschil van 900 tussen de twee fasen op elk moment α en β, resulteert in dezelfde hoeksnelheid van het roterende magnetische veld Φ van ω0 als in figuur a. De twee sets wikkelingen in figuren a en b zijn dus equivalent.
Figuur c toont een model met twee onderling rechte wikkelingen d en q. Indien afzonderlijk aangesloten met gelijkstroom id en iq, ze brengen een magnetisch veld met een vaste oriëntatie Φ tot stand. Wanneer de wikkeling roteert met een hoeksnelheid van ω0, het bestaande magnetische veld is ook een roterend magnetisch veld, met dezelfde amplitude en snelheid als die in figuur a.
Overschakelen van driefasig A, B, en C-systemen naar tweefasige systemen α、β-systeem
Transformeren van een driefasige A, B, en C-systeem naar een tweefasige α、Bij het β-systeem wordt een driefasige wisselstroommotor omgebouwd tot een gelijkwaardige tweefasige wisselstroommotor. De statorwikkelingen van de driefasige asynchrone motor in figuur a zijn 120 graden van elkaar verwijderd in de ruimte. Door gebalanceerde wisselstromen iA toe te passen, iB, en iC met een faseverschil van 120 graden in de tijd, op de stator treedt een synchrone roterende magnetische veldvector Φ op met een hoeksnelheid van ω 0.
Het effect van de driefasige wikkeling kan volledig worden benut door deze te vervangen door twee onderling rechte wikkelingen α en β in de ruimte, en het toepassen van gebalanceerde wisselstromen iα en iβ met een faseverschil van 90 graden in de tijd. De amplitude en hoeksnelheid van het roterende magnetische veld Φ en ω 0 zijn dezelfde als die in de driefasige wikkeling, en de twee sets wikkelingen in figuren a en b worden als gelijkwaardig beschouwd.
Door de wiskundige transformatieformule van driefasig naar tweefasig te gebruiken, het equivalente AC-magneetveld van de tweefasige AC-wikkeling kan worden berekend. Dan, het ruimtelijke roterende magnetische veld dat optreedt is hetzelfde als het roterende magnetische veld dat optreedt in de driefasige A, B, en C-wikkelingen. Door de as van de A-fasewikkeling in de driefasige wikkeling uit te lijnen met de α-coördinaatassen, de overeenkomstige stroomwaarde iα en iβ kan worden verkregen op basis van de proportionele relatie tussen magnetische potentiaal en stroom.
Andere fysieke grootheden die bij de conversie worden gebruikt, zolang het driefasige balansgrootheden en tweefasige balansgrootheden zijn, kan op dezelfde manier worden omgezet. Hierdoor wordt een driefasige motor effectief omgezet in een tweefasige motor.
Vectorrotatietransformatie
Na het ombouwen van een driefasenmotor naar een tweefasenmotor, het is belangrijk om de tweefasige wisselstroommotor te vervangen door een gelijkwaardige gelijkstroommotor. De excitatiewikkeling wordt weergegeven door d en de excitatiestroom is id. De ankerwikkeling wordt weergegeven door q en de ankerstroom is iq. Dit genereert een vast fluctuerend magnetisch veld Φ dat roteert met een hoeksnelheid ω0 op de stator. De transformatie van een tweefasige wisselstroommotor naar een gelijkstroommotor is in wezen een transformatie van vector naar scalair, en van een stationair cartesiaans coördinatensysteem naar een roterend cartesiaans coördinatensysteem.
Dit is waar iα en iβ worden omgezet in id en iq, terwijl ervoor wordt gezorgd dat de samenstelling van het magnetische veld onveranderd blijft. De samenstellingsvector van iα en iβ wordt weergegeven door i1, die kan worden verkregen door Φ in de richting en loodrecht op iα en iβ te projecteren. Id en iq roteren in de ruimte met een hoeksnelheid ω0. De formule voor conversie is als volgt:
Er is behoefte aan verandering van het cartesiaanse coördinatensysteem en het polaire coördinatensysteem bij vectorbesturing. i1 wordt berekend op basis van id en iq met behulp van de formule.
Het gebruik van vectortransformatie in een inductiemotor biedt dezelfde regelkarakteristieken als een gelijkstroommotor, met behoud van een eenvoudige en betrouwbare structuur. De capaciteit van de motor is niet beperkt en de mechanische traagheid is lager in vergelijking met een gelijkwaardige DC-motor.
2. Vectorbesturing van synchrone AC-motoren
Basisprincipes
Synchrone AC-motoren worden veel gebruikt in verschillende industrieën vanwege hun hoge efficiëntie en superieure prestaties. Vectorregeling is een populaire methode die wordt gebruikt om de snelheid en het koppel van synchrone AC-motoren te regelen. In een gelijkstroommotor, het koppel is recht evenredig met de ankerstroom, terwijl het zich in een synchrone AC-motor bevindt, het koppel wordt bepaald door de interactie tussen het magnetische veld van de rotor en het magnetische veld van de stator.
De rotor van een synchrone AC-motor bestaat uit permanente magneten, die een magnetisch veld genereert dat interageert met het magnetische statorveld dat wordt gegenereerd door de driefasige wikkelingen. De relatieve oriëntatie van de magnetische polen van de rotor en de statorwikkelingen wordt gedetecteerd door een encoder, die de nodige feedback biedt voor vectorbesturing. Door de stroom te regelen die door de driefasige wikkelingen vloeit, het is mogelijk om het koppel en de snelheid van de motor te regelen.
Vectorregeling zorgt ervoor dat de stroom die door de motorwikkelingen vloeit altijd loodrecht staat op het door de rotor gegenereerde magnetische veld, wat resulteert in een maximaal koppel. Door een verbinding tot stand te brengen tussen het magnetische veld van de permanente magneet, anker magnetische elektromotorische kracht, en koppel, Vectorregeling maakt nauwkeurige controle van het toerental en koppel van de motor mogelijk.
Greensky Power Co., Ltd. is een professionele fabrikant die zich bezighoudt met het onderzoek, ontwikkeling, productie, OEM-motoren, verkoop van AC servomotor.
Als u op zoek bent naar een AC-servomotor voor uw project, neem dan contact op met ons verkoopteam.
