Серводвигатели являются важной частью современных систем управления движением и часто используются в автоматизированном оборудовании, таком как промышленные роботы и обрабатывающие центры с ЧПУ. В частности, серводвигатели, управляющие синхронными двигателями переменного тока с постоянными магнитами, стали предметом активных исследований как в стране, так и за рубежом. В проектировании серводвигателей переменного тока широко используются алгоритмы управления с обратной связью по току, скорости и трем положениям, основанные на векторном управлении. Целесообразность управления скоростью в алгоритме играет ключевую роль во всей системе управления сервоприводом, особенно в отношении эффективности управления скоростью.
Принцип работы сервопривода
В серводвигателях в качестве управляющего ядра используется цифровой сигнальный процессор (DSP), что позволяет реализовать более сложные алгоритмы управления, цифровизацию, сетевые возможности и интеллектуальные функции; в силовых устройствах в качестве ядра обычно используется схема управления, оснащенная интеллектуальными силовыми модулями (IPM), которые, благодаря интеграции с IPM, имеют схему управления, а также схемы обнаружения и защиты от перенапряжения, перегрузки по току, перегрева и пониженного напряжения. В основной контур также добавляется схема плавного пуска для уменьшения влияния процесса пуска на привод.
Сначала блок управления выпрямляет входное трехфазное напряжение или напряжение сети через трехфазный полномостовой выпрямитель для получения соответствующего постоянного тока. После выпрямления переменного тока серводвигателем от трехфазного напряжения или сети он приводится в движение трехфазным синусоидальным ШИМ-преобразователем напряжения. Весь процесс работы силового привода можно рассматривать как процесс преобразования переменного тока в постоянный и обратно. Основная схема выпрямительного блока (переменный ток-постоянный ток) представляет собой полностью неуправляемую трехфазную мостовую выпрямительную схему. Высококачественные серводвигатели обычно имеют три метода управления: позиционное управление, управление крутящим моментом и управление скоростью.
Позиционное управление. В режиме позиционного управления скорость вращения определяется частотой внешних входных импульсов, а угол поворота — количеством импульсов. Существуют также сервоприводы, которые могут напрямую задавать скорость и перемещение посредством связи. Благодаря возможности позиционного управления обеспечивается очень точный контроль скорости и положения, поэтому он широко используется в позиционирующих устройствах.
Регулирование крутящего момента. Метод регулирования крутящего момента заключается в установке внешнего выходного крутящего момента вала двигателя посредством ввода внешнего аналогового сигнала или прямого назначения адреса. Установленный крутящий момент может быть изменен путем мгновенного изменения значения аналогового сигнала. Значение крутящего момента следует изменять в любое время в соответствии с изменением радиуса обмотки, чтобы гарантировать, что усилие, прилагаемое к материалу, не изменится при изменении радиуса обмотки.
В режиме регулирования скорости можно управлять скоростью через аналоговый вход или частоту импульсов. Если верхний контроллер имеет ПИД-регулирование во внешнем контуре, режим регулирования скорости также может использоваться для позиционирования, но при этом необходимо использовать сигнал положения двигателя или прямой сигнал положения нагрузки, а ввод и возврат осуществляются в верхний контур для расчета. Режим позиционирования также поддерживает прямое определение положения нагрузки внешним контуром. В этом случае энкодер на конце вала двигателя определяет только скорость двигателя, а сигнал положения выводится устройством прямого определения на конце нагрузки. Это позволяет сократить погрешность промежуточного процесса передачи и повысить точность позиционирования всей системы.
Если скорость и положение двигателя не имеют значения, достаточно обеспечить постоянный крутящий момент, разумеется, используя режим регулирования крутящего момента.
Если к точности позиционирования и скорости предъявляются определенные требования, но точность измерения крутящего момента в реальном времени не имеет большого значения, использовать режим измерения крутящего момента нецелесообразно, лучше использовать режим измерения скорости или позиционирования.
Если верхний контроллер обладает лучшей функцией управления с обратной связью, эффект регулирования скорости будет лучше. Если требования не очень высоки или практически отсутствуют требования к регулированию в реальном времени, используется метод позиционного управления.
Выше описан принцип работы сервопривода. Если вы хотите получить дополнительную информацию о профессиональных сервоприводах, свяжитесь с компанией Ouke. Ouke — профессиональный поставщик, предлагающий серводвигатели Fanuc, сервоприводы Siemens, серводвигатели Mitsubishi, сервоприводы Fanuc, энкодеры для серводвигателей Fanuc, печатные платы Fanuc и многое другое.
