فیزیک کنترل: کاوش در معماری AC Servo Drive

را AC Servo Drمنve یک قطعه پیچیده از الکترونیک قدرت است که نشان دهنده پیروزی تئوری کنترل است که در مهندسی برق اعمال می شود. برای درک قابلیت‌های عملکرد بالا، ضروری است که فراتر از نقش عملکردی آن نگاه کنید و آن را بررسی کنید معماری داخلی - اجزا و فرآیندهایی که امکان حرکت دقیق را فراهم می کنند.

معماری داخلی: سه زیرسیستم اصلی

یک AC Servo Drمنve به طور کلی از سه مرحله عملکردی اولیه تشکیل شده است که بر اساس سیگنال های بازخورد، برق AC ورودی را به برق AC کنترل شده دقیق برای موتور تبدیل می کند:

1. مرحله تبدیل نیرو (یکسو کننده):

   • را incoming single-phase or three-phase AC power is first converted into a high-voltage DC (Direct Current) voltage, which is typically smoothed using a بانک خازن DC-lمنnk .

   • را energy stored in this DC bus is then available for the next stage.

   • توجه: را drive may also incorporate a braking resistor or regenerative circuitry to dissipate or reuse excess energy generated during motor deceleration.

2. مرحله وارونگی نیرو (اینورتر):

   • این بخش سوئیچینگ قدرت هسته است که معمولاً آرایه ای از آن را تشکیل می دهد ترانزیستورهای دوقطبی گیت عایق (IGBT) .

   • را control board uses مدولاسیون عرض پالس (PWM) تکنیک هایی برای تعویض سریع IGBT ها، تبدیل ولتاژ DC به شکل موج AC سه فاز.

   • مهمتر از همه، درایو کنترل می کند فرکانس، بزرگی و فاز از این شکل موج خروجی AC با وضوح بسیار بالا برای مدیریت دقیق سرعت و گشتاور موتور.

3. مرحله کنترل و پردازش (مغز):

   • این شامل ریزپردازنده یا پردازنده سیگنال دیجیتال (DSP) که حلقه های کنترل را اجرا می کند.

   • دستورات موقعیت/سرعت ورودی را پردازش می کند و از بازخورد بلادرنگ رمزگذار یا تفکیک کننده موتور استفاده می کند.

   • سپس آن را اجرا می کند حلقه های کنترل PID و کنترل میدان گرا (FOC) الگوریتم هایی برای محاسبه دقیق سیگنال های شلیک PWM مورد نیاز برای مرحله اینورتر برای از بین بردن هرگونه خطا بین فرمان و موقعیت واقعی موتور.

را Critical Role of Field-Oriented Control (FOC)

را superior performance of the AC Servo Drمنve در مقایسه با یک VFD استاندارد به استفاده از آن مربوط می شود کنترل میدان گرا (FOC) ، که گاهی اوقات کنترل برداری نیز نامیده می شود.

• را Problem: کنترل یک موتور AC پیچیده است زیرا گشتاور و شار جفت شده اند (به یکدیگر وابسته هستند).

• را FOC Solution: را DSP in the drive mathematically transforms the motor's three-phase AC currents ( ${من}_{الف}،{من}_{ب}،{من}_{ج}$ ) از قاب مرجع فیزیکی استاتور به یک قاب مرجع دو محوره چرخان DC ( ${من}_{د}،{من}_q$ ).

  • را جریان محور د ( ${من}_{د}$ ) را کنترل می کند شار مغناطیسی (یا میدان).

  • را جریان محور q ( ${من}_q$ ) را کنترل می کند گشتاور .

• را Advantage: با جدا کردن شار و گشتاور، درایو می تواند به طور دقیق و سریع گشتاور را فرمان دهد و به موتور پاسخ دینامیکی بالایی شبیه به موتورهای DC با کارایی بالا بدهد. این برای شتاب سریع و موقعیت یابی دقیق که یک سیستم سروو را تعریف می کند ضروری است.

ملاحظات رتبه بندی قدرت

هنگام انتخاب یک AC Servo Drمنve ، آن رتبه قدرت بسیار مهم است و باید با موتور و نیازهای کاربردی مطابقت داشته باشد. این رتبه‌بندی توانایی درایو را برای رسیدگی به موارد مورد نیاز مشخص می‌کند:

• جریان پیوسته: را current the drive can safely supply during continuous operation (steady state).

• اوج جریان: را maximum current the drive can supply for a short duration (e.g., during rapid acceleration), which determines the system's dynamic response.

را sophisticated architecture of the AC Servo Drمنve چیزی است که آن را قادر می‌سازد تا به طور قابل اعتماد جریان‌های پیک بالا را برای حرکت دینامیکی ارائه دهد و در عین حال کنترل بسیار دقیقی بر موقعیت، سرعت و گشتاور حفظ کند و آن را در اتوماسیون پیشرفته ضروری می‌کند.