Kawalan penerus

Perkataan «injap» dalam nama enjin berasal daripada perkataan «injap», yang bermaksud suis semikonduktor. Oleh itu, pada dasarnya, pemacu boleh dipanggil pemacu injap jika mod operasinya dikawal oleh penukar khas suis semikonduktor terkawal.

Pemacu injap itu sendiri ialah sistem elektromekanikal yang terdiri daripada mesin segerak dengan magnet kekal pada pemutar dan komutator elektronik (yang menggerakkan belitan stator) dengan sistem kawalan berasaskan sensor automatik.

Dalam banyak bidang teknologi di mana motor tak segerak atau mesin DC telah dipasang secara tradisional, hari ini motor injap selalunya boleh ditemui kerana bahan magnet menjadi lebih murah dan asas elektronik semikonduktor dan sistem kawalan berkembang dengan sangat pantas.

Motor segerak rotor magnet kekal mempunyai beberapa kelebihan:

• tiada peranti untuk mengumpul berus, oleh itu sumber motor lebih panjang dan kebolehpercayaannya lebih tinggi daripada mesin dengan sesentuh gelongsor, di samping itu, julat putaran operasi lebih tinggi;

• pelbagai voltan bekalan belitan; beban tork yang ketara dibenarkan - lebih daripada 5 kali;

• dinamik tinggi masa ini;

• adalah mungkin untuk melaraskan kelajuan dengan pemeliharaan tork pada putaran rendah atau dengan pemeliharaan kuasa pada putaran tinggi;

• Kecekapan melebihi 90%;

• kerugian terbiar minimum;

• ciri-ciri kecil berat dan saiz.

Magnet neodymium-besi-boron sepenuhnya mampu mencipta induksi dalam jurang urutan 0.8 T, iaitu, pada tahap mesin tak segerak, dan kehilangan elektromagnet utama dalam pemutar sedemikian tidak hadir. Ini bermakna beban talian pada rotor boleh ditingkatkan tanpa meningkatkan jumlah kerugian.

Ini adalah sebab kecekapan elektromekanikal yang lebih tinggi. enjin injap berbanding dengan mesin tanpa berus lain seperti motor aruhan. Atas sebab yang sama, motor injap kini menduduki tempat yang layak dalam katalog pengeluar asing dan domestik terkemuka.

Kawalan suis penyongsang pada motor magnet kekal secara tradisinya dilakukan sebagai fungsi kedudukan rotornya. Ciri prestasi tinggi yang dicapai menjadikan penggerakan injap sangat menjanjikan dalam julat kuasa kecil dan sederhana untuk sistem automasi, alatan mesin, robot, manipulator, peranti penyelaras, talian pemprosesan dan pemasangan, sistem panduan dan pengesanan, untuk penerbangan, perubatan, pengangkutan, dsb. . .g.

Khususnya, motor injap cakera cengkaman dengan kuasa lebih daripada 100 kW dihasilkan untuk pengangkutan elektrik bandar. Di sini, magnet neodymium-besi-boron digunakan dengan bahan tambahan mengaloi yang meningkatkan daya paksaan dan meningkatkan suhu operasi magnet kepada 170 ° C, supaya motor dapat dengan mudah menahan beban arus dan tork jangka pendek lima kali ganda.

Pemacu stereng untuk kapal selam, darat dan pesawat, motor roda, mesin basuh—motor injap menemui aplikasi yang berguna di banyak tempat hari ini.

Motor injap terdiri daripada dua jenis: arus terus (BLDC — DC tanpa berus) dan arus ulang alik (PMAC — magnet kekal AC). Dalam motor DC, EMF trapezoid putaran dalam belitan adalah disebabkan oleh susunan magnet rotor dan belitan stator.Dalam motor AC, daya gerak elektrik putaran adalah sinusoidal. Dalam artikel ini kita akan bercakap tentang kawalan jenis motor tanpa berus yang sangat biasa - BLDC (arus terus).

Motor injap DC dan prinsip kawalannya Motor BLDC dibezakan dengan kehadiran suis semikonduktor yang bertindak dan bukannya blok pengumpul berus yang merupakan ciri mesin DC dengan belitan stator dan rotor magnetik.

Penukaran komutator motor injap berlaku bergantung pada kedudukan semasa pemutar (bergantung pada kedudukan pemutar). Selalunya, belitan stator adalah tiga fasa, sama seperti motor aruhan bersambung bintang, dan pembinaan pemutar magnet kekal boleh berbeza.

Momen memandu dalam BLDC terbentuk hasil daripada interaksi fluks magnet stator dan rotor: fluks magnet stator sepanjang masa cenderung untuk memutarkan rotor dalam kedudukan sedemikian sehingga fluks magnet magnet kekal. dipasang padanya bertepatan dengan arah fluks magnet stator.

Dengan cara yang sama, medan magnet Bumi mengorientasikan jarum kompas-ia membukanya "di sepanjang medan." Sensor kedudukan rotor membolehkan anda mengekalkan sudut antara aliran tetap pada tahap 90 ± 30 °, dalam kedudukan ini tork adalah maksimum.

Suis semikonduktor bekalan kuasa pemegun BLDC adalah penukar semikonduktor terkawal dengan algoritma 120 ° keras untuk menukar voltan atau arus tiga fasa operasi.

Contoh rajah fungsi bahagian kuasa penukar dengan kemungkinan brek regeneratif ditunjukkan dalam rajah di atas. Di sini, penyongsang dengan modulasi nadi amplitud keluaran disertakan transistor IGBT, dan amplitud dilaraskan terima kasih kepada modulasi lebar nadi pada pautan DC perantaraan.

Pada asasnya, untuk tujuan ini, penukar frekuensi thyristor dengan voltan autonomi atau penyongsang arus dengan kawalan kuasa dan penukar frekuensi transistor dengan penyongsang voltan autonomi dikawal dalam mod PWM atau dengan peraturan geganti arus keluaran digunakan.

Akibatnya, ciri elektromekanikal motor adalah serupa dengan mesin DC tradisional dengan magnetoelektrik atau pengujaan bebas, itulah sebabnya sistem kawalan BLDC dibina mengikut prinsip klasik kawalan koordinat hamba pemacu DC dengan putaran pemutar dan gelung arus pemegun.

Untuk operasi komutator yang betul, penderia diskret kapasitif atau induktif yang digabungkan dengan motor kutub boleh digunakan sebagai penderia atau sistem berdasarkan penderia kesan Hall dengan magnet kekal.

Walau bagaimanapun, kehadiran sensor sering merumitkan reka bentuk mesin secara keseluruhan, dan dalam beberapa aplikasi, sensor kedudukan rotor tidak boleh dipasang sama sekali. Oleh itu, dalam amalan, mereka sering menggunakan sistem kawalan "tanpa sensor". Algoritma kawalan tanpa sensor adalah berdasarkan analisis data terus dari terminal penyongsang dan frekuensi semasa rotor atau bekalan kuasa.

Algoritma tanpa sensor yang paling popular adalah berdasarkan pengiraan EMF untuk salah satu fasa motor, yang diputuskan daripada bekalan kuasa pada masa ini. Peralihan EMF fasa mati melalui sifar adalah tetap, anjakan 90 ° ditentukan, momen dalam masa di mana tengah nadi arus seterusnya akan jatuh dikira. Kelebihan kaedah ini adalah kesederhanaannya, tetapi terdapat juga kelemahan: pada kelajuan rendah, agak sukar untuk menentukan momen persimpangan sifar; nyahpecutan hanya akan tepat pada kelajuan putaran malar.

Sementara itu, untuk kawalan yang lebih tepat, kaedah kompleks digunakan untuk menganggarkan kedudukan rotor: mengikut sambungan fluks fasa, mengikut harmonik ketiga EMF belitan, mengikut perubahan dalam induktansi belitan fasa.

Pertimbangkan contoh pemantauan sambungan penstriman. Riak tork BLDC apabila motor dibekalkan dengan denyutan voltan segi empat tepat diketahui mencapai 25%, mengakibatkan putaran tidak sekata, mewujudkan had kawalan kelajuan di bawah. Oleh itu, arus yang hampir dengan bentuk segi empat sama terbentuk dalam fasa pemegun melalui gelung kawalan tertutup.