Kontrol ng rectifier

Ang salitang «balbula» sa pangalan ng makina ay nagmula sa salitang «balbula», na nangangahulugang isang semiconductor switch. Kaya, sa prinsipyo, ang drive ay maaaring tawaging valve drive kung ang mode ng operasyon nito ay kinokontrol ng isang espesyal na converter ng kinokontrol na mga switch ng semiconductor.

Ang valve drive mismo ay isang electromechanical system na binubuo ng isang synchronous machine na may permanenteng magnet sa rotor at isang electronic commutator (na nagpapagana sa stator windings) na may awtomatikong sensor-based na control system.

Sa maraming mga lugar ng teknolohiya kung saan tradisyonal na naka-install ang mga asynchronous na motor o DC machine, ngayon ang mga valve motor ay madalas na matatagpuan habang ang mga magnetic na materyales ay nagiging mas mura at ang batayan ng semiconductor electronics at mga control system ay napakabilis.

Ang mga permanenteng magnet rotor synchronous na motor ay may ilang mga pakinabang:

• walang aparato para sa pagkolekta ng mga brush, samakatuwid ang mapagkukunan ng motor ay mas mahaba at ang pagiging maaasahan nito ay mas mataas kaysa sa mga makina na may mga sliding contact, bilang karagdagan, ang hanay ng mga operating revolution ay mas mataas;

• isang malawak na hanay ng mga supply voltages ng windings; pinahihintulutan ang makabuluhang labis na torque - higit sa 5 beses;

• mataas na dynamics ng sandali;

• posible na ayusin ang bilis sa pagpapanatili ng metalikang kuwintas sa mababang mga rebolusyon o sa pangangalaga ng kapangyarihan sa matataas na rebolusyon;

• Kahusayan ng higit sa 90%;

• minimal na pagkawala ng idle;

• maliliit na katangian ng timbang at sukat.

Ang mga neodymium-iron-boron magnet ay ganap na may kakayahang lumikha ng isang induction sa puwang ng pagkakasunud-sunod ng 0.8 T, iyon ay, sa antas ng mga asynchronous na makina, at ang mga pangunahing pagkalugi ng electromagnetic sa naturang rotor ay wala. Nangangahulugan ito na ang pagkarga ng linya sa rotor ay maaaring tumaas nang hindi tumataas ang kabuuang pagkalugi.

Ito ang dahilan para sa mas mataas na electromechanical na kahusayan. mga valve engine kumpara sa iba pang mga brushless machine tulad ng induction motors. Para sa parehong dahilan, ang mga motor ng balbula ay sumasakop na ngayon sa isang karapat-dapat na lugar sa mga katalogo ng mga nangungunang dayuhan at domestic na tagagawa.

Ang kontrol sa mga switch ng inverter sa isang permanenteng magnet na motor ay tradisyonal na ginagawa bilang isang function ng posisyon ng rotor nito. Ang mga katangian ng mataas na pagganap na nakamit ay ginagawang napaka-promising ng valve actuation sa maliit at katamtamang hanay ng kapangyarihan para sa mga automation system, machine tool, robot, manipulator, coordinate device, processing at assembly lines, guidance at tracking system, para sa aviation, medicine, transport, atbp. . .g.

Sa partikular, ang mga traction disc valve motors na may lakas na higit sa 100 kW ay ginawa para sa urban electric transport. Dito, ang mga neodymium-iron-boron magnet ay ginagamit na may mga alloying additives na nagpapataas ng puwersang pumipilit at nagpapataas ng operating temperature ng mga magnet sa 170 ° C, upang ang motor ay madaling makatiis ng panandaliang limang beses na kasalukuyang at torque overloads.

Ang mga steering drive para sa mga submarino, lupa at sasakyang panghimpapawid, wheel motors, washing machine—valve motors ay nakakahanap ng mga kapaki-pakinabang na aplikasyon sa maraming lugar ngayon.

Ang mga valve motor ay may dalawang uri: direct current (BLDC — brushless DC) at alternating current (PMAC — permanent magnet AC). Sa DC motors, ang trapezoidal EMF ng pag-ikot sa windings ay dahil sa pagkakaayos ng rotor magnets at stator windings.Sa AC motors, ang electromotive force ng rotation ay sinusoidal. Sa artikulong ito ay pag-uusapan natin ang tungkol sa kontrol ng isang napaka-karaniwang uri ng brushless motor - BLDC (direct current).

DC valve motor at ang kontrol nito na prinsipyo Ang mga BLDC motor ay nakikilala sa pamamagitan ng pagkakaroon ng semiconductor switch na kumikilos sa halip na ang brush-collecting block na katangian ng Mga makinang DC na may stator winding at magnetic rotor.

Ang paglipat ng valve motor commutator ay nagaganap depende sa kasalukuyang posisyon ng rotor (depende sa posisyon ng rotor). Kadalasan, ang stator winding ay tatlong-phase, kapareho ng sa isang star-connected induction motor, at ang pagtatayo ng permanenteng magnet rotor ay maaaring magkakaiba.

Ang sandali ng pagmamaneho sa BLDC ay nabuo bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan ng mga magnetic flux ng stator at ng rotor: ang magnetic flux ng stator sa lahat ng oras ay may posibilidad na paikutin ang rotor sa isang posisyon na ang magnetic flux ng mga permanenteng magnet. naka-install dito ay tumutugma sa direksyon sa magnetic flux ng stator.

Sa parehong paraan, ang magnetic field ng Earth ay naka-orient sa compass needle-ito ay inilalahad ito "sa kahabaan ng field." Pinapayagan ka ng sensor ng posisyon ng rotor na panatilihing pare-pareho ang anggulo sa pagitan ng mga daloy sa antas na 90 ± 30 °, sa posisyon na ito ang torque ay pinakamataas.

Ang BLDC stator winding power supply semiconductor switch ay isang kinokontrol na semiconductor converter na may hard 120 ° algorithm para sa paglipat ng mga boltahe o mga alon ng tatlong operating phase.

Ang isang halimbawa ng isang functional diagram ng power section ng isang converter na may posibilidad ng regenerative braking ay ipinapakita sa figure sa itaas. Dito, kasama ang inverter na may amplitude-pulse modulation ng output IGBT transistors, at ang amplitude ay nababagay salamat sa modulasyon ng lapad ng pulso sa isang intermediate DC link.

Karaniwan, para sa layuning ito, ginagamit ang mga thyristor frequency converter na may autonomous boltahe o kasalukuyang inverter na may kontrol ng kapangyarihan at transistor frequency converter na may autonomous voltage inverter na kinokontrol sa PWM mode o may relay regulation ng output current.

Bilang resulta, ang mga electromechanical na katangian ng motor ay katulad ng mga tradisyunal na DC machine na may magnetoelectric o independent excitation, kaya naman ang BLDC control system ay itinayo ayon sa klasikal na prinsipyo ng slave coordinate control ng isang DC drive na may rotor revolutions at kasalukuyang mga loop ng ang stator.

Para sa tamang operasyon ng commutator, maaaring gamitin ang isang capacitive o inductive discrete sensor na kasama ng pole motor bilang isang sensor o system. batay sa mga sensor ng Hall effect na may permanenteng magnet.

Gayunpaman, ang pagkakaroon ng isang sensor ay madalas na kumplikado ang disenyo ng makina sa kabuuan, at sa ilang mga aplikasyon ang rotor position sensor ay hindi maaaring mai-install sa lahat. Samakatuwid, sa pagsasagawa, madalas nilang ginagamit ang paggamit ng mga "walang sensor" na mga sistema ng kontrol. Ang sensorless control algorithm ay batay sa pagsusuri ng data nang direkta mula sa mga terminal ng inverter at ang kasalukuyang dalas ng rotor o power supply.

Ang pinakasikat na sensorless algorithm ay batay sa pagkalkula ng EMF para sa isa sa mga phase ng motor, na naka-disconnect mula sa power supply sa ngayon. Ang paglipat ng EMF ng off phase sa pamamagitan ng zero ay naayos, ang isang shift ng 90 ° ay tinutukoy, ang sandali sa oras kung saan ang gitna ng susunod na kasalukuyang pulso ay dapat mahulog ay kinakalkula. Ang bentahe ng pamamaraang ito ay ang pagiging simple nito, ngunit mayroon ding mga disadvantages: sa mababang bilis, medyo mahirap matukoy ang sandali ng zero crossing; ang deceleration ay magiging tumpak lamang sa isang pare-parehong bilis ng pag-ikot.

Samantala, para sa mas tumpak na kontrol, ang mga kumplikadong pamamaraan ay ginagamit upang tantiyahin ang posisyon ng rotor: ayon sa koneksyon ng flux ng mga phase, ayon sa ikatlong harmonic ng EMF ng windings, ayon sa mga pagbabago sa inductance ng phase windings.

Isaalang-alang ang isang halimbawa ng pagsubaybay sa mga koneksyon sa streaming. Ang BLDC torque ripple kapag ang motor ay binibigyan ng rectangular voltage pulses ay kilala na umabot sa 25%, na nagreresulta sa hindi pantay na pag-ikot, na lumilikha ng limitasyon sa kontrol ng bilis sa ibaba. Samakatuwid, ang mga alon na malapit sa parisukat na hugis ay nabuo sa mga yugto ng stator sa pamamagitan ng mga closed control loop.