Ensretter kontrol

Ordet «ventil» i motornavnet kommer fra ordet «ventil», som betyder en halvlederkontakt. Således kan drevet i princippet kaldes et ventildrev, hvis dets driftsform styres af en speciel konverter af kontrollerede halvlederkontakter.

Selve ventildrevet er et elektromekanisk system bestående af en synkronmaskine med permanente magneter på rotoren og en elektronisk kommutator (som driver statorviklingerne) med et automatisk sensorbaseret styresystem.

På de mange teknologiområder, hvor asynkronmotorer eller jævnstrømsmaskiner traditionelt har været installeret, kan man i dag ofte finde netop ventilmotorer, da magnetiske materialer bliver billigere, og grundlaget for halvlederelektronik og styresystemer udvikler sig meget hurtigt.

Permanente magnetrotorsynkronmotorer har en række fordele:

• der er ingen anordning til opsamling af børster, derfor er motorressourcen længere, og dens pålidelighed er højere end for maskiner med glidende kontakter, desuden er rækkevidden af ​​driftsomdrejninger højere;

• et bredt udvalg af forsyningsspændinger af viklingerne; betydelig drejningsmomentoverbelastning er tilladt - mere end 5 gange;

• høj dynamik i øjeblikket;

• det er muligt at justere hastigheden med bevarelse af drejningsmomentet ved lave omdrejninger eller med bevarelse af kraften ved høje omdrejninger;

• Effektivitet over 90%;

• minimale tomgangstab;

• små træk af vægt og størrelse.

Neodym-jern-bor-magneter er fuldt ud i stand til at skabe en induktion i spalten i størrelsesordenen 0,8 T, det vil sige på niveau med asynkrone maskiner, og de vigtigste elektromagnetiske tab i en sådan rotor er fraværende. Det betyder, at ledningsbelastningen på rotoren kan øges uden at øge de samlede tab.

Dette er årsagen til den højere elektromekaniske effektivitet. ventilmotorer sammenlignet med andre børsteløse maskiner såsom induktionsmotorer. Af samme grund indtager ventilmotorer nu en værdig plads i katalogerne af førende udenlandske og indenlandske producenter.

Styring af inverterkontakterne på en permanentmagnetmotor sker traditionelt som en funktion af dens rotorposition. De således opnåede højtydende egenskaber gør ventilaktivering meget lovende i det lille og mellemstore effektområde til automationssystemer, værktøjsmaskiner, robotter, manipulatorer, koordinatanordninger, proces- og samlebånd, styre- og sporingssystemer til luftfart, medicin, transport osv. . .f.eks.

Specielt produceres trækskiveventilmotorer med en effekt på mere end 100 kW til elektrisk transport i byer. Her anvendes neodym-jern-bor-magneter med legeringsadditiver, der øger tvangskraften og øger magneternes driftstemperatur til 170°C, så motoren nemt kan modstå kortvarige femdobbelte strøm- og momentoverbelastninger.

Styredrev til ubåde, land og fly, hjulmotorer, vaskemaskiner – ventilmotorer finder nyttige anvendelser mange steder i dag.

Ventilmotorer er af to typer: jævnstrøm (BLDC - børsteløs DC) og vekselstrøm (PMAC - permanent magnet AC). I DC-motorer skyldes den trapezformede EMF af rotationen i viklingerne arrangementet af rotormagneterne og statorviklingerne. I AC-motorer er den elektromotoriske rotationskraft sinusformet. I denne artikel vil vi tale om styringen af ​​en meget almindelig type børsteløs motor - BLDC (jævnstrøm).

DC-ventilmotor og dens styringsprincip BLDC-motorer er kendetegnet ved tilstedeværelsen af ​​en halvlederkontakt, der virker i stedet for den børsteopsamlingsblok, der er karakteristisk for DC maskiner med statorvikling og magnetrotor.

Omskiftning af ventilmotorkommutatoren sker afhængigt af rotorens aktuelle position (afhængig af rotorens position). Oftest er statorviklingen trefaset, det samme som for en stjerneforbundet induktionsmotor, og konstruktionen af ​​permanentmagnetrotoren kan være anderledes.

Det drivende moment i BLDC dannes som et resultat af vekselvirkningen mellem statorens og rotorens magnetiske flux: statorens magnetiske flux har hele tiden en tendens til at rotere rotoren i en sådan position, at den magnetiske flux af permanentmagneterne installeret på den falder sammen i retning med statorens magnetiske flux.

På samme måde orienterer Jordens magnetfelt kompasnålen – den folder den ud "langs feltet". Rotorpositionssensoren giver dig mulighed for at holde vinklen mellem strømmene konstant på niveauet 90 ± 30 °, i denne position er drejningsmomentet maksimalt.

BLDC-statorviklingens strømforsyningshalvlederkontakt er en styret halvlederkonverter med en hård 120°-algoritme til at skifte spændinger eller strømme i tre driftsfaser.

Et eksempel på et funktionsdiagram over effektdelen af ​​en omformer med mulighed for regenerativ bremsning er vist i figuren ovenfor. Her er inverteren med amplitude-pulsmodulation af udgangen inkluderet IGBT transistorer, og amplituden justeres takket være pulsbreddemodulation på et mellemliggende DC-link.

Grundlæggende bruges til dette formål tyristorfrekvensomformere med en autonom spændings- eller strømomformer med effektstyring og transistorfrekvensomformere med en autonom spændingsomformer styret i PWM-tilstand eller med relæregulering af udgangsstrømmen.

Som følge heraf ligner motorens elektromekaniske egenskaber traditionelle DC-maskiner med magnetoelektrisk eller uafhængig excitation, hvorfor BLDC-styresystemer er bygget efter det klassiske princip om slavekoordinatstyring af et DC-drev med rotoromdrejninger og strømsløjfer på statoren.

For korrekt drift af kommutatoren kan en kapacitiv eller induktiv diskret sensor koblet med polmotoren bruges som sensor eller system baseret på Hall effekt sensorer med permanente magneter.

Tilstedeværelsen af ​​en sensor komplicerer dog ofte designet af maskinen som helhed, og i nogle applikationer kan rotorpositionssensoren slet ikke installeres. Derfor tyr de i praksis ofte til brugen af ​​"sensorløse" styresystemer. Den sensorløse kontrolalgoritme er baseret på analyse af data direkte fra inverterterminalerne og rotorens eller strømforsyningens aktuelle frekvens.

Den mest populære sensorløse algoritme er baseret på beregning af EMF for en af ​​motorens faser, afbrudt fra strømforsyningen i øjeblikket. EMF-overgangen af ​​off-fasen gennem nul er fast, et skift på 90 ° bestemmes, det tidspunkt, hvor midten af ​​den næste aktuelle puls skal falde, beregnes. Fordelen ved denne metode er dens enkelhed, men der er også ulemper: ved lave hastigheder er det ret svært at bestemme tidspunktet for nulkrydsning; decelerationen vil kun være nøjagtig ved en konstant rotationshastighed.

I mellemtiden, for mere nøjagtig kontrol, bruges komplekse metoder til at estimere rotorens position: i henhold til forbindelsen af ​​fasernes flux, ifølge den tredje harmoniske af viklingernes EMF, ifølge ændringer i induktansen af faseviklinger.

Overvej et eksempel på overvågning af streamingforbindelser. BLDC-drejningsmomentrippel, når motoren forsynes med rektangulære spændingsimpulser, er kendt for at nå 25%, hvilket resulterer i ujævn rotation, hvilket skaber en hastighedskontrolgrænse nedenfor. Derfor dannes strømme tæt på kvadratisk form i statorfaserne ved hjælp af lukkede styresløjfer.