Srs33.ru

Авто аксессуары
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Векторное управление

Векторное управление

Правильно выбранный способ управления электроприводами переменного тока значительно снижает потребление электроэнергии, повышает к.п.д. и дает ощутимый технический и экономический эффект.

Синхронные и асинхронные машины управляются по 2 основным законам: скалярным и векторным. Суть последнего способа – контроль амплитуды и частоты питающего напряжения как при скалярном управлении, а также фазы. То есть, регулируется не только скалярная величина контролируемых характеристик, но и их векторная составляющая.

Векторный способ позволяет изменять скорость вала и момент одновременно, значительно увеличивает точность регулирования во всем диапазоне, уменьшает потери на намагничивание и нагрев, обеспечивает плавное вращения ротора без рывков на небольших скоростях. Метод также позволяет подстраивать момент на валу при переменной нагрузке без изменения частоты вращения.

схема векторного управления электроприводом

На схеме представлена типовая схема векторного управления электроприводом, где:

  • АД – электрический двигатель.
  • БРП – блок регуляторов суммирования входных сигналов и сигналов обратной связи.
  • БВП – блок вычисления и преобразования импульсов обратной связи.
  • БЗП – задающий блок.
  • ДС – датчик скорости вала электродвигателя.
  • АИН ШИМ – блок амплитудно-импульсной или широтно-импульсной модуляции частоты питающего напряжения.

Принцип ее работы основан на контроле сцепления магнитных потоков ротора и статора. На блок регуляторов БРП и поступают заданные сигналы момента и потокосцепления и импульсы с контура обратной связи. Далее в задающем блоке БЗП они преобразуются в импульсы, регулирующие работу ШИМ или АИМ. На обмотки электродвигателя поступает напряжение заданной частоты и величины. Датчик скорости ДС считает количество оборотов вала ротора в единицу времени и подает сигнал на блок регуляторов БРП. В нем осуществляется суммирование фазовых составляющих заданных сигналов и импульсов обратной связи. В результате на задающий блок БЗП поступает интегрированный сигнал с учетом фактической скорости и момента на валу электродвигателя.

Поддержка

© 1994-2021 The MathWorks, Inc.

1. Если смысл перевода понятен, то лучше оставьте как есть и не придирайтесь к словам, синонимам и тому подобному. О вкусах не спорим.

Читайте так же:
Xl4015 для зарядки аккумулятора регулировка тока

2. Не дополняйте перевод комментариями “от себя”. В исправлении не должно появляться дополнительных смыслов и комментариев, отсутствующих в оригинале. Такие правки не получится интегрировать в алгоритме автоматического перевода.

3. Сохраняйте структуру оригинального текста — например, не разбивайте одно предложение на два.

4. Не имеет смысла однотипное исправление перевода какого-то термина во всех предложениях. Исправляйте только в одном месте. Когда Вашу правку одобрят, это исправление будет алгоритмически распространено и на другие части документации.

5. По иным вопросам, например если надо исправить заблокированное для перевода слово, обратитесь к редакторам через форму технической поддержки.

Схема подключения

По-сути, обмотка мотора представляет собой катушку индуктивности. В момент подачи напряжения возникнет обратная электродвижущая сила, которая может вывести из строя транзистор. Flyback диод устанавливается в обратном направлении и предотвращает утечку тока с мотора на транзистор. Поэтому, если в транзисторе нет flyback диода, его необходимо установить дополнительно: анод на исток, катод на сток.

Транзистор IRF530N является мощным и поставляется в корпусе TO-220. Ниже приведена его распиновка.

В данной схеме транзистор будет работать в ключевом режиме: по одной команде (установка уровня HIGH на затворе) от Arduino транзистор будет подключать мотор к источнику питания (отпираться), по другой команде (установка уровня LOW на затворе) — отключать мотор от источника питания.

Резистор R1 подтягивает к земле затвор транзистора. Номинал не принципиален — можно использовать любые резисторы в диапазоне от 1 до 10 кОм. Резистор R2 служит для защиты пина микроконтроллера. Диапазон, примерно, от 10 до 500 Ом.

Чтобы запитать данную схему, можно подключить к Arduino внешний источник питания на 6-9 В, либо подать питание непосредственно на макетную плату ( синяя шина — минус, красная шина — плюс).

Читайте так же:
Как отрегулировать сцепление на фиате добло

Общий принцип использования ШИМ

Управляя скоростью модуляции ШИМ (Pulse Width Modulation, PWM) можно регулировать, к примеру, силу свечения светодиода – данный принцип пояснен на следующем рисунке. Аналогичный механизм используется и для управления скоростью вращения двигателя.

Если на представленном рисунке выключатель будет замкнут на протяжении некоторого времени, то на протяжении этого же времени лампочка будет гореть. Если переключатель будет замкнут в течение 8ms и будет разомкнут 2ms в течение интервала 10ms, тогда лампочка будет гореть только в течение интервала 8ms. В рассмотренном примере можно сказать, что среднее выходное напряжение (на лампочке) будет составлять 80% от напряжения батареи.

В другом случае выключатель замыкается на 5ms и размыкается на эти же самые 5ms в течение интервала 10ms, таким образом среднее напряжение на лампочке будет составлять 50% от напряжения батареи. Принято говорить, что если напряжение батареи 5В и цикл занятости составляет 50%, то среднее напряжение на оконечном устройстве (лампочке) будет составлять 2.5В.

В третьем рассмотренном на рисунке случае цикл занятости составляет 20% и поэтому среднее напряжение на оконечном устройстве (лампочке) будет составлять 20% от напряжения батареи.

Применяя все сказанное к рассматриваемому нами примеру управления скоростью вращения двигателем можно сказать, что чем больше будет коэффициент заполнения ШИМ (отношение длительности ON состояния к периоду), тем выше будет скорость вращения двигателя.

Преимущества «маленьких» двигателей постоянного тока

Обычно, размеры двигателей постоянного тока намного меньше, чем размеры аналогичных асинхронных двигателей. У двигателей постоянного тока значительно меньше высота оси вращения и масса ротора. Следовательно, они имеют более низкий момент инерции ротора и это является их существенным преимуществом при высокодинамичных использованиях, таких как летучие ножницы, испытательные стенды и реверсивные приводы, поскольку требуется меньше времени для торможения и разгона. При использовании электродвигателей постоянного тока уменьшается время цикла работы производственной линии, что способствует увеличению ее производительности.

Читайте так же:
Устройство синхронизации времени глонасс gps

privod_dcs500privod2

Управление шаговым двигателем

Для управления двигателем шагового типа необходима подача постоянного напряжения на обмоточную часть с соблюдением максимально точной последовательности, благодаря чему обеспечивается точность угла осевого поворота.

При наличии постоянных магнитов

Шаговые двигатели, имеющие постоянные магниты, чаще всего применяются в бытовых приборах, но могут встречаться в устройствах промышленного типа. Доступные по стоимости двигатели обладают низким крутящим моментом и низкой скоростью вращения, благодаря чему прекрасно подходят для компьютеров.

схема управления шаговым двигателем

Управление шаговым двигателем

Изготовление двигателей шагового типа на основе постоянных магнитов не отличается сложностью и экономически целесообразно только при больших объемах производства, а ограниченность использования обусловлена относительной инертностью и неприемлемостью применения в условиях точного временного позиционирования.

При наличии переменного магнитного сопротивления

Шагового типа двигатели, имеющие переменное магнитное сопротивление в условиях отсутствия стабильного магнита, характеризуются свободным роторным вращением без крутящего вращения остаточного типа. Такие двигатели, как правило, устанавливаются в компактных агрегатах, включая системы микро-позиционирования. Основные достоинства такой схемы представлены чувствительностью к токовой полярности.

Гибридный вариант

Вариант характеризуется очень удачным сочетанием принципа работы моторов с переменными и постоянными магнитами.

Значительное количество двигателей гибридного типа отличается классическим двухфазным строением.

Забудьте про простой вашего оборудования, обратитесь в Stepmotor

Обращаясь в Stepmotor, вы получаете гарантию на систему управления электродвигателем 24 месяца, паспорта на русском языке и доставку за 2-3 дня. Каждый клиент получит техническую консультацию по настройке и установке БЕСПЛАТНО.

Системы управления двигателем в наличии на складе в СПб

Более 2500 довольных клиентов

Отгрузка в день оформления

Доставка по всей РФ за 2-3 дня

100% цена ниже конкурентов

10 заводов изготовителей

Склад

Что говорят о нас клиенты?

ООО “ТЕГАС” выражает благодарность ООО “ТД Степмотор” за качественную работу по поставкам оборудования, также техническую поддержку и помощь в формировании технических заданий. Считаем возможным рекомендовать компанию ООО “ТД Степмотор”, как квалифицированную и компетентную организацию в решении подобных задач.

Метод управления (в зависимости от оборудования)

Существуют преобразователи со скалярным и векторным управлением, которые, в сущности, воплощают в себе две основные задачи, решаемые преобразователями частоты: управление моментом и скоростью вращения двигателя.

Читайте так же:
Синхронизация времени с сетью мегафон

Скалярное управление асинхронным электродвигателем наиболее распространено и максимально удовлетворяет требования таких механизмов, как насосы, вентиляторы, компрессоры, а также таких, для которых важно поддерживать скорость вращения или какой-либо технологический параметр.

Метод довольно прост, но имеет небольшой диапазон регулирования скорости и требует установки дополнительных датчиков для реализации управления по скорости и моменту.

Разнообразие векторных вариантов управления асинхронными электродвигателями впечатляет, но может быть условно разделено на две большие подгруппы: управление по вектору тока (довольно простой метод, присущий абсолютному большинству преобразователей) и управление по вектору напряжения.

Касательно второго метода: как известно, напряжение пропорционально моменту, что позволяет без дополнительных пересчетов получить управление последней характеристикой. Все остальные методы, по большому счету, являются их дополнением, каждый производитель совершенствует по своему усмотрению расчеты и измерения таких показателей, как индуктивность, намагниченность, вектор электромагнитного поля и т.д.

asinkhronniy_preobrazovatel

Управление асинхронным электродвигателем

В состав преобразователей частоты входят четыре основных элемента:

  1. Выпрямитель (Он формирует пульсирующее напряжение постоянного тока при его подключении к одно/трехфазной питающей электросети переменного тока. Выпрямители бывают двух основных типов — управляемые и неуправляемые);
  2. Промежуточная цепь (преобразующая напряжение выпрямителя в постоянный ток, стабилизирующая или сглаживающая пульсирующее напряжение постоянного тока и подающая его на инвертор, преобразующая неизменное напряжение постоянного тока выпрямителя в изменяющееся напряжение переменного тока);
  3. Инвертор, который формирует частоту напряжения электродвигателя. Некоторые инверторы могут также конвертировать неизменное напряжение постоянного тока в изменяющееся напряжение переменного тока;
  4. Электронная схема управления, которая посылает сигналы в выпрямитель, промежуточную цепь и инвертор и получает сигналы от данных элементов. Построение управляемых элементов зависит от конструкции конкретного преобразователя частоты.

Где используются системы управления электродвигателем?

  1. Цифровое управление электродвигателем постоянного тока со стабилизацией скорости вращения по сигналу противо-ЭДС. Управление скоростью вращения электродвигателя и направлением вращения с помощью интерфейса RS485. Применяется в микропроцессорных системах управления промышленным оборудованием.
  2. Автономная схема управления двигателем со стабилизацией скорости вращения по сигналу противо-ЭДС. Управление скоростью вращения двигателя постоянного тока и направлением вращения с помощью логических сигналов “Вперед/Назад” и аналогового сигнала “Скорость вращения”. Применяется в блоках управления коллекторными двигателями: подача сварочной проволоки, перемещение узлов и механизмов с заданием скорости, привод двигателей стеклоподъемников.
  3. Электронный блок управления двигателем с использование импульсного энкодера. Управление скоростью и направлением вращения мотора с помощью логических сигналов “Вперед/Назад” или через интерфейс RS485. Применяется в системах, требующих большого диапазона регулировки скоростей (до 1:500) или высокой точности поддержания скорости вращения: привод телекамер, управление медицинским оборудованием, исследовательские стенды.
  4. Регулятор двигателя по сигналу от аналогового тахогенератора (регулятор оборотов двигателя постоянного тока). Может использоваться для замены устаревших блоков управления коллекторными двигателями постоянного тока. Позволяет уменьшить погрешность стабилизации скорости вращения по сравнению с использованием противо-ЭДС двигателя.
  5. Управление положением механизма, по аналоговому сигналу обратной связи. В этом режиме требуемое положение задается аналоговым сигналом или по интерфейсу RS485, а механизм должен иметь аналоговый датчик положения. Применяется в отрезных и раскройных станках, рулевых машинках моделей и самолетов, промышленном сварочном и литейном оборудовании, исследовательских стендах.
  6. Стабилизация момента на валу двигателя с одновременным ограничением скорости вращения (система стабилизации скорости вращения электродвигателя постоянного тока). Применяется для управления двигателем бормашины, управления двигателем шпинделя станков и др.
Читайте так же:
Регулировка противотуманки на лачетти

Управление электродвигателем постоянного тока имеет малые габариты и огромный функционал.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector