Stanje razvoja in obeti vezja za regulacijo hitrosti enosmernega motorja
V procesu sodobne industrijske proizvodnje skorajda ni kraja brez uporabe električnega pogona. Z nenehnim izboljševanjem proizvodne tehnologije, kakovosti izdelkov in proizvodnje je potrebnih vse več proizvodnih strojev za uresničitev samodejne regulacije hitrosti. Sistem električnega pogona z nastavljivo hitrostjo lahko razdelimo na regulacijo hitrosti enosmernega toka in regulacijo hitrosti izmeničnega toka. DC motor ima odlične lastnosti regulacije hitrosti, gladko in priročno regulacijo hitrosti, enostavno gladko regulacijo hitrosti v velikem razponu, veliko preobremenitveno zmogljivost, lahko prenese pogoste udarne obremenitve, lahko izvede pogoste brezstopenjske hitre zagone, zaviranje in vzvratno vrtenje ter lahko izpolnjujejo različne posebne zahteve delovanja v sistemu avtomatizacije proizvodnega procesa. Doslej se še vedno pogosto uporablja v strojih za rezanje kovin, papirnih strojih in drugih področjih, ki zahtevajo visoko zmogljiv krmiljen električni pogon, zato se sistem za regulacijo hitrosti enosmernega toka še vedno pogosto uporablja v različnih proizvodnih oddelkih z visokimi zahtevami za avtomatsko krmiljenje. To je glavna oblika sistema za regulacijo hitrosti do zdaj. Motorji na enosmerni tok so razdeljeni v dve kategoriji: komutatorske in nekomutatorske. Brezkrtačni enosmerni motor je razvit na osnovi brezkrtačnega enosmernega motorja. Leta 1831 je Faraday odkril pojav elektromagnetne indukcije, ki je postavil teoretične temelje sodobnega motorja.
Prvi enosmerni motor je bil uspešno razvit v 1840-ih. Trajalo je približno 70 let, da je enosmerni motor dozorel. S širitvijo uporabe so zahteve po enosmernem motorju vedno višje. Očitno kontaktna komutacijska naprava v mnogih primerih omejuje uporabo krtačnega enosmernega motorja. Da bi zamenjali mehansko kontaktno napravo krtačne komutatorske strukture krtačnega enosmernega motorja, so ljudje izvedli dolgoročno raziskovanje. Američan Langmil je že leta 1915 izumil živosrebrni usmernik za krmiljenje omrežja in izdelal invertersko napravo iz DC v AC; V tridesetih letih 1930. stoletja je bilo predlagano, da se uporabi ionska naprava za realizacijo tako imenovanega komutatorskega motorja, v katerem se navitje statorja motorja zamenja glede na položaj rotorja. Ta vrsta motorja nima praktičnega pomena zaradi slabe zanesljivosti, nizke učinkovitosti ter težke in zapletene celotne naprave. Hiter razvoj znanosti in tehnologije je prinesel preskok v tehnologiji polprevodnikov. Uspešen razvoj preklopnega tranzistorja je prinesel vitalnost ustvarjanju novega motorja - brezkrtačnega enosmernega motorja.
Stanje razvoja in obeti vezja za regulacijo hitrosti enosmernega motorja
Leta 1955 so D. Harrison in drugi v Združenih državah prvič zaprosili za patent za zamenjavo stika motorne ščetke s tranzistorsko komutacijsko linijo, ki je prototip brezkrtačnega enosmernega motorja. Sestavljen je iz dela za ojačanje moči, dela za zaznavanje signala, telesa magnetnega pola in tranzistorskega preklopnega vezja. Njegovo načelo delovanja je, da se pri vrtenju rotorja v signalnem navitju W1 ali W2 inducira periodični signalni potencial. Ta signal vklopi tranzistorje BG1 oziroma BG2, zaradi česar se navitja moči W1 in W2 napajajo, kar pomeni, da se izvede komutacija. Težava je v tem, da prvič, ko se rotor ne vrti, v signalnem navitju ni induciranega potenciala, tranzistor ni pristranski in navitje moči se ne more napajati, zato ta brezkrtačni motor nima zagonskega navora; drugič, zaradi majhne strmine vodilnega roba signalnega potenciala je poraba energije tranzistorja velika. Da bi premagali te pomanjkljivosti, ljudje uporabljajo komutator centrifugalne naprave ali na stator namestijo pomožno magnetno jeklo, da zagotovijo zanesljiv zagon motorja, vendar je struktura prvega zapletena, medtem ko slednji še vedno potrebuje dodaten zagonski impulz; Potem so ljudje po večkratnih poskusih in nenehni praksi končno našli mehansko komutacijsko napravo z uporabo senzorja položaja in elektronskega komutacijskega vezja za zamenjavo brezkrtačnega enosmernega motorja, kar je odprlo nov način za razvoj brezkrtačnega enosmernega motorja. V zgodnjih šestdesetih letih prejšnjega stoletja so predstavljeni senzor položaja tipa bližinskega stikala, senzor položaja tipa elektromagnetne resonance in senzor položaja visokofrekvenčne sklopke, ki delujejo tako, da se približujejo nečemu, nato pa so izšli. hiter razvoj polprevodniške tehnologije, ljudi zanima Hallov učinek, ki ga je leta 1960 odkril ameriški hall. Po številnih prizadevanjih je bil leta 1879 uspešno izdelan brezkrtačni enosmerni motor s pomočjo Hallovega učinka. S pojavom magnetno občutljive diode, ki je bila tisočkrat občutljivejši od Hallovega elementa, so v zgodnjih sedemdesetih letih uspešno razvili brezkrtačni enosmerni motor s pomočjo magnetno občutljive diode.
Pri razvoju različnih tipov senzorjev položaja ljudje poskušajo najti brezkrtačni enosmerni motor brez dodatne strukture senzorja položaja. Leta 1968 je w. mieslinger iz nekdanje Zvezne republike Nemčije je predlagal novo metodo za realizacijo komutacije s kapacitivnim faznim premikanjem: na tej podlagi je R. hanitsh iz nekdanje Zvezne republike Nemčije uspešno razvil brezkrtačni enosmerni motor brez dodatnega senzorja položaja za realizacijo komutacije z kombinacija digitalnega obročnega razdelilnika in diskriminatorja ničle. Ljudje so bili predani raziskovanju položaja brez senzorja. Po metodi identifikacije polovnega položaja rotorja sinhronega motorja se položaj pola rotorja brezkrtačnega enosmernega motorja pridobi posredno z uporabo inducirane elektromotorne sile (napetosti) statorskega navitja, to je metode posredne detekcije. V primerjavi z metodo neposrednega zaznavanja je senzor položaja izpuščen, kar lahko poenostavi kompleksnost prvotne strukture telesa motorja. Posebej primeren je za majhne in majhne zmogljivosti brezkrtačni DC motor. Od osemdesetih let prejšnjega stoletja, s hitrim razvojem mikroračunalniške tehnologije, je brezkrtačni enosmerni motor brez senzorja položaja rotorja vstopil v praktično fazo; Poleg tega je bil s prihodom večnamenskih senzorjev uporabljen senzor v brezkrtačnem servo pogonskem sistemu enosmernega motorja za istočasno zaznavanje položaja pola, hitrosti in položaja servo rotorja.
Stanje razvoja in obeti vezja za regulacijo hitrosti enosmernega motorja
Od rojstva polprevodniške tehnologije v poznih petdesetih letih prejšnjega stoletja je razvojna hitrost zelo hitra, zmogljivost močnih polprevodniških naprav pa se je postopoma izboljševala. Hkrati se je hitro razvil tudi njegov ustrezni vozni krog. Zdaj lahko en pogonski tokokrog poganja trifazna in šest stikal, kar močno poenostavi periferno vezje.
Tokokrog, zlasti zasnova pogonskega vezja. Hkrati je pojav visoko zmogljivih trajnih magnetnih materialov, kot sta samarijev kobalt in neodim železo bor, postavil trdne temelje za široko uporabo brezkrtačnih enosmernih motorjev.
Na nekaterih posebnih področjih uporabe, ki zahtevajo visoko učinkovitost in visoko gostoto moči, kaže na svetle možnosti brezkrtačnega enosmernega motornega pogona. Mednarodna razvojna toplota brezkrtačnega enosmernega motorja in njegovega pogonskega sistema z vseh vidikov se bo nadaljevala. Posledično bo brezkrtačni enosmerni motor v prihodnosti še naprej postal predmet visokozmogljive servo naprave brez položaja.
V sistemu enosmernega električnega pogona je potreben poseben nadzorovan enosmerni napajalnik. Naslednje: prvotni sistem za regulacijo hitrosti DC je uporabljal konstantno enosmerno napetost za napajanje armature enosmernega motorja in realiziral regulacijo hitrosti s spreminjanjem upora v armaturnem vezju. Ta metoda je preprosta, enostavna za izdelavo in poceni. Pomanjkljivosti pa so nizka učinkovitost, mehke mehanske lastnosti in ne morejo gladko prilagajati hitrosti v širokem razponu, zato se trenutno redko uporablja. Drugič, v poznih tridesetih letih prejšnjega stoletja se je pojavil motor generatorja (znan tudi kot skupina rotacijskih pretvornikov). Z uporabo magnetnega ojačevalnika, motornega ekspanderja, tiristorja in drugih krmilnih naprav je mogoče doseči odlične zmogljivosti regulacije hitrosti, kot so široko območje regulacije hitrosti (1930:10 do desetine:1), majhna hitrost spreminjanja hitrosti in gladka regulacija hitrosti, še posebej, ko je motor upočasnjen, se lahko vztrajnost vztrajnika na gredi motorja enostavno vrne nazaj v električno omrežje skozi generator. Na ta način je po eni strani mogoče doseči gladke zavorne lastnosti, po drugi strani pa zmanjšati izgubo energije in izboljšati učinkovitost. Vendar pa je glavna pomanjkljivost sistema za regulacijo hitrosti generatorja in motorja ta, da mora dodati dva vrteča se motorja, ki ustrezata motorju za regulacijo hitrosti, in nekaj pomožne vzbujevalne opreme, zato je težko vzdrževati glasnost.
Stanje razvoja in obeti vezja za regulacijo hitrosti enosmernega motorja
DC motorji so razdeljeni v dve kategoriji: komutatorski in nekomutatorski. Sistem za regulacijo hitrosti enosmernega motorja je najprej uporabil konstantno enosmerno napetost za napajanje enosmernega motorja in realiziral regulacijo hitrosti s spreminjanjem upora v armaturnem vezju. Ta metoda je preprosta, enostavna za izdelavo in poceni; Vendar pa so slabosti nizka učinkovitost in mehke mehanske lastnosti, ki ne morejo doseči široke in gladke regulacije hitrosti. Ta metoda je uporabna samo za nekatera polja z nizko močjo in brez območja regulacije hitrosti Close. V poznih tridesetih letih prejšnjega stoletja je pojav generatorja in motornega sistema povzročil široko uporabo enosmernega motorja z odlično zmogljivostjo regulacije hitrosti. Ta metoda krmiljenja lahko doseže široko območje regulacije hitrosti, majhno hitrost spreminjanja hitrosti in gladko regulacijo hitrosti. Vendar pa so glavne pomanjkljivosti te metode velika teža sistema, velika zasedenost zemljišč, nizka učinkovitost in težko vzdrževanje. V zadnjih letih je s hitrim razvojem tehnologije močnostne elektronike sistem za regulacijo hitrosti enosmernega motorja, ki ga poganja tiristorski pretvornik, nadomestil generator in sistem za regulacijo hitrosti motorja, njegova zmogljivost regulacije hitrosti pa je daleč presegla zmogljivost generatorja, dinamične zmogljivosti in zanesljivosti. . Razvoj IGBT in drugih visoko zmogljivih naprav v tehnologiji močnostne elektronike nadomešča tiristorje in pojavil se je sistem enosmerne regulacije hitrosti z boljšimi zmogljivostmi. Dolgo časa so se raziskave na področju simulacije osredotočale na vzpostavitev simulacijskega modela, torej po vzpostavitvi sistema sistema je treba oblikovati algoritem, ki bo sistemski model sprejel računalnik in ga nato prevedel v računalniški program in zaženite na računalniku. Zato so se drug za drugim rodili različni simulacijski algoritmi in simulacijska programska oprema.
Ker je raziskav o vzpostavitvi modela in simulacijskem eksperimentu malo, modeliranje običajno traja dolgo. Hkrati se mora analiza rezultatov simulacije zanašati tudi na ustrezne strokovnjake, primanjkuje pa neposrednih napotkov za odločevalce, kar močno ovira odločanje, ovira popularizacijo in uporabo simulacijske tehnologije.
Simulink, orodje za dinamično sistemsko simulacijo, ki ga ponuja MATLAB, je najzmogljivejša, odlična in enostavna za uporabo med številnimi programi za simulacijo. Učinkovito rešuje težave v zgornji simulacijski tehnologiji. V Simulinku bo modeliranje sistema postalo zelo preprosto, simulacijski proces pa je interaktiven, tako da je mogoče simulacijske parametre poljubno spreminjati, spremenjene rezultate pa dobiti takoj. Poleg tega je mogoče rezultate simulacije analizirati in vizualizirati z uporabo različnih analiznih orodij v MATLAB-u.
Simulink lahko preseže idealni linearni model, da razišče bolj realistične modele nelinearnih problemov, kot so trenje, zračni upor, mreženje zobnikov in drugi naravni pojavi v resničnem svetu; Lahko simulira velike zvezde in majhne molekularne atome. Lahko modelira in simulira širok nabor predmetov, ki so lahko mehanski, elektronski in drugi resnični entiteti ali idealni sistemi. Lahko simulira kompleksnost dinamičnega sistema, ki je lahko neprekinjen, diskreten ali hibriden. Simulink bo vaš računalnik postal - laboratorij, s katerim lahko modelirate in simulirate različne sisteme, ki obstajajo, ne obstajajo ali celo nasprotno v resnici.
Tradicionalne raziskovalne metode vključujejo predvsem analitično metodo, eksperimentalno metodo in simulacijski eksperiment. Prvi dve metodi nimata le svojih prednosti, ampak imata tudi različne omejitve. Z razvojem proizvodne tehnologije se postavljajo višje zahteve za električni pogon pri speljevanju in zaviranju, vrtenju naprej in nazaj, natančnosti regulacije hitrosti, obsegu regulacije hitrosti, statičnih lastnostih, dinamičnem odzivu in podobno, kar zahteva obsežno uporabo hitrosti. regulacijski sistem. Zaradi dobre zmogljivosti regulacije hitrosti in zmogljivosti nadzora navora enosmernega motorja se sistem za regulacijo hitrosti DC uporablja že od tridesetih let prejšnjega stoletja. Njen razvojni proces je naslednji: od najzgodnejšega krmiljenja rotacijskega pretvornika do krmiljenja ojačevalnika in magnetnega ojačevalnika. Nadalje je regulacija enosmerne hitrosti realizirana s statičnim tiristorskim pretvornikom in analognim krmilnikom. Kasneje se krmilno vezje PWM, sestavljeno iz krmiljenega usmernika in močnega tranzistorja, uporablja za realizacijo digitalne regulacije hitrosti enosmernega toka, ki nenehno izboljšuje hitrost, obvladljivost in ekonomičnost sistema. Nenehno izboljševanje zmogljivosti regulacije hitrosti naredi uporabo sistema za regulacijo hitrosti DC vse širše.
Stanje razvoja in obeti vezja za regulacijo hitrosti enosmernega motorja
Z razvojem proizvodne tehnologije se postavljajo višje zahteve za enosmerni električni pogon pri zagonu in zaviranju, vrtenju naprej in nazaj, natančnosti regulacije, obsegu regulacije hitrosti, statičnih lastnostih in dinamičnem odzivu, kar zahteva veliko število sistemov enosmerne regulacije hitrosti. Zato bodo raziskave o sistemu enosmerne regulacije hitrosti bolj poglobljene.
DC motor je najzgodnejši motor in najzgodnejši motor, ki izvaja regulacijo hitrosti. DC motor že dolgo zaseda prevladujoč položaj pri nadzoru hitrosti. Zaradi svojih dobrih lastnosti linearne regulacije hitrosti, enostavnega krmiljenja, visoke učinkovitosti in odlične dinamične zmogljivosti je še vedno najboljša izbira za večino motorjev za regulacijo hitrosti. Zato je zelo pomembno preučiti regulacijo hitrosti enosmernega motorja. Napetost armature enosmernega motorja se napaja s trifaznim tiristorskim usmerniško vezjem skozi gladilni reaktor L, krmilni kot tiristorja pa se nastavi s spremembo prožilnega fazno-premičnega krmilnega signala UC, tako da se spremeni izhodna napetost usmernika in realizirati regulacijo hitrosti enosmernega motorja. Slika 1-1 je shematski diagram sistema za regulacijo hitrosti tiristorskega enosmernega motorja. Na sliki je VT tiristorski krmiljen usmernik. S prilagajanjem krmilne napetosti Uc sprožilne naprave za premikanje faze sprožilnega impulza se lahko spremeni povprečna popravljena napetost UD, da se doseže gladka regulacija hitrosti.
