Nguyên tắc điều khiển véc tơ động cơ servo AC là gì?
1. Điều khiển véc tơ của động cơ servo cảm ứng AC
Điều khiển véc tơ là một khía cạnh thiết yếu của cảm ứng xoay chiều động cơ servo. Khái niệm thao tác vectơ lần đầu tiên được đề xuất vào năm 1971 của học giả người Đức F. Blachke. Trong hệ thống servo, Động cơ servo DC có thể đạt được các chức năng động và tĩnh đặc biệt vì chúng có thể được điều khiển bằng từ thông động cơ (Phi) và dòng điện phần ứng (Ia), đó là các biến độc lập. Ngoài ra, mô-men xoắn điện từ (Tm = KT Φ Ia) và từ thông Φ tỉ lệ thuận với dòng điện phần ứng Ia. Kết quả là, việc kiểm soát rất đơn giản, và hàm tuyến tính.
Để đạt được các đặc tính tương tự của động cơ DC trong động cơ AC, người ta cần mô phỏng động cơ DC, tính từ trường và dòng điện phần ứng tương ứng của động cơ xoay chiều, và vận hành nó một cách riêng biệt và độc lập. Điều này đòi hỏi phải chuyển đổi ba biến giao nhau (vectơ) thành số lượng DC tương đương (vô hướng), thiết lập một mô hình tương đương của động cơ AC, và vận hành nó theo phương pháp điều khiển của động cơ DC.
Động cơ điện xoay chiều không đồng bộ ba pha quay trong từ trường Φ với vận tốc góc ω0. Hình b cho thấy hai bộ cuộn dây có sự khác biệt về không gian là 900, cái mà, khi được thay thế bằng dòng điện xoay chiều có độ chênh lệch là 900 giữa hai pha tại thời điểm bất kỳ α và β, dẫn đến cùng vận tốc góc của từ trường quay ω0 Φ như trong Hình a. Do đó, hai bộ dây quấn ở Hình a và b là tương đương nhau.
Hình c thể hiện mô hình có hai cuộn dây d và q thẳng hàng. Khi kết nối riêng với dòng điện một chiều id và iq, họ thiết lập một từ trường định hướng cố định Φ. Khi cuộn dây quay với tốc độ góc ω0, từ trường được thiết lập cũng là từ trường quay, có cùng biên độ và tốc độ như hình a..
Chuyển đổi từ ba pha A, b, và hệ thống C đến hệ thống hai pha α、hệ thống β
Biến đổi từ ba pha A, b, và hệ thống C thành hệ thống α hai pha、Hệ thống β bao gồm việc chuyển đổi động cơ xoay chiều ba pha thành động cơ xoay chiều hai pha tương đương. Cuộn dây stato của động cơ không đồng bộ ba pha ở hình a là 120 cách nhau một độ trong không gian. Bằng cách áp dụng dòng điện xoay chiều cân bằng iA, iB, và iC có độ lệch pha là 120 độ trong thời gian, một vectơ từ trường quay đồng bộ Φ xuất hiện trên stato với vận tốc góc ω 0.
Tác dụng của cuộn dây ba pha có thể được phát huy tối đa bằng cách thay thế nó bằng hai cuộn dây thẳng hàng α và β trong không gian., và đặt dòng điện xoay chiều cân bằng iα và iβ có độ lệch pha là 90 độ trong thời gian. Biên độ và vận tốc góc của từ trường quay Φ và ω 0 giống như ở cuộn dây ba pha, và hai bộ dây quấn ở Hình a và b được coi là tương đương.
Bằng cách sử dụng công thức biến đổi toán học từ ba pha sang hai pha, có thể tính được từ trường AC tương đương của cuộn dây xoay chiều hai pha. Sau đó, từ trường quay không gian xảy ra giống như từ trường quay xảy ra trong ba pha A, b, và cuộn dây C. Bằng cách căn chỉnh trục của cuộn dây pha A trong cuộn dây ba pha với trục tọa độ α, giá trị dòng điện tương ứng iα và iβ có thể thu được dựa trên mối quan hệ tỷ lệ giữa điện thế từ và dòng điện.
Các đại lượng vật lý khác được sử dụng trong quá trình chuyển đổi, miễn là chúng là đại lượng cân bằng ba pha và đại lượng cân bằng hai pha, có thể được chuyển đổi theo cách tương tự. Điều này chuyển đổi hiệu quả động cơ ba pha thành động cơ hai pha.
Chuyển đổi xoay vector
Sau khi chuyển đổi động cơ ba pha thành động cơ hai pha, điều quan trọng là phải thay thế động cơ AC hai pha bằng động cơ DC tương đương. Cuộn dây kích thích được ký hiệu là d và dòng điện kích thích là id. Cuộn dây phần ứng được ký hiệu là q và dòng điện phần ứng là iq. Điều này tạo ra một từ trường dao động cố định Φ quay với vận tốc góc ω0 trên stato. Sự biến đổi từ động cơ xoay chiều hai pha sang động cơ một chiều về cơ bản là sự biến đổi từ vectơ sang vô hướng, và từ hệ tọa độ Descartes đứng yên sang hệ tọa độ Descartes quay.
Đây là nơi iα và iβ được chuyển đổi thành id và iq, đồng thời đảm bảo thành phần của từ trường không thay đổi. Vectơ thành phần của iα và iβ được biểu thị bằng i1, có thể thu được bằng cách chiếu Φ theo hướng và vuông góc với iα và iβ. Id và iq quay trong không gian với vận tốc góc ω0. Công thức chuyển đổi như sau:
Cần thay đổi hệ tọa độ Descartes và hệ tọa độ cực trong điều khiển véc tơ. i1 được tính từ id và iq bằng công thức.
Việc sử dụng phép biến đổi vectơ trong động cơ cảm ứng mang lại các đặc tính điều khiển giống như động cơ DC, trong khi vẫn duy trì một cấu trúc đơn giản và đáng tin cậy. Công suất của động cơ không bị giới hạn và quán tính cơ học thấp hơn so với động cơ DC tương đương.
2. Điều khiển véc tơ của động cơ đồng bộ xoay chiều
Nguyên tắc cơ bản
Động cơ đồng bộ xoay chiều được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau nhờ hiệu suất cao và hiệu suất vượt trội. Điều khiển véc tơ là phương pháp phổ biến được sử dụng để điều chỉnh tốc độ và mô men xoắn của động cơ đồng bộ xoay chiều. Trong động cơ DC, mô men xoắn tỉ lệ thuận với dòng điện phần ứng, khi ở trong động cơ đồng bộ AC, mômen xoắn được xác định bởi sự tương tác giữa từ trường rôto và từ trường stato.
Rôto của động cơ đồng bộ xoay chiều bao gồm các nam châm vĩnh cửu, tạo ra một từ trường tương tác với từ trường stato được tạo ra bởi cuộn dây ba pha. Hướng tương đối của các cực từ rôto và cuộn dây stato được phát hiện bởi bộ mã hóa, cung cấp thông tin phản hồi cần thiết cho việc kiểm soát véc tơ. Bằng cách điều khiển dòng điện chạy qua cuộn dây ba pha, có thể điều chỉnh mô-men xoắn và tốc độ của động cơ.
Điều khiển véc tơ đảm bảo dòng điện chạy qua cuộn dây động cơ luôn vuông góc với từ trường do rôto tạo ra, dẫn đến mô-men xoắn cực đại. Bằng cách thiết lập mối liên hệ giữa từ trường nam châm vĩnh cửu, sức điện động từ của phần ứng, và mô-men xoắn, điều khiển vector cho phép điều khiển chính xác tốc độ và mô-men xoắn của động cơ.
Công ty điện lực Greensky, TNHH. là một nhà sản xuất chuyên nghiệp tham gia vào nghiên cứu, phát triển, sản xuất, động cơ OEM, bán điều hòa động cơ servo.
Nếu bạn đang tìm kiếm động cơ AC servo cho dự án của mình, vui lòng liên hệ với đội ngũ bán hàng của chúng tôi.
