The Physics of Control: Dykke inn i AC Servo Drive Architecture

Den AC Servo Drjegve er et sofjegstjegkert stykke kraftelektronjegkk som representerer en trjegumf av kontrollteorjeg brukt på elektroteknjegkk. For å forstå dens høyytelsesevner, er det viktig å se forbi dens funksjonelle rolle og undersøke den indre arkitektur — komponentene og prosessene som muliggjør presis bevegelse.

Intern arkitektur: De tre hovedundersystemene

An AC Servo Drjegve er generelt sammensatt av tre primære funksjonstrinn som konverterer innkommende vekselstrøm til nøyaktig kontrollert vekselstrøm for motoren, basert på tilbakemeldingssignaler:

1. Strømkonverteringsstadiet (likeretteren):

   • Den 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 DC-link kondensatorbank .

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

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

2. Power Inversion Stage (Den Inverter):

   • Dette er kjernekraftsvitsjingsseksjonen, som vanligvis består av en rekke Bipolare transistorer med isolert port (IGBT) .

   • Den control board uses Pulsbreddemodulasjon (PWM) teknikker for raskt å bytte IGBT-ene, konvertere likespenningen tilbake til en trefaset AC-bølgeform.

   • Det er avgjørende at stasjonen kontrollerer frekvens, størrelse og fase av denne utgangs AC-bølgeformen med ekstremt høy oppløsning for nøyaktig å styre motorens hastighet og dreiemoment.

3. Kontroll- og prosesseringsstadiet (Hjernen):

   • Dette inkluderer mikroprosessoren eller Digital signalprosessor (DSP) som utfører kontrollsløyfene.

   • Den behandler innkommende posisjons-/hastighetskommandoer og bruker sanntidstilbakemelding fra motorens koder eller resolver.

   • Den kjører deretter PID-kontrollsløyfer and Feltorientert kontroll (FOC) algoritmer for å beregne de eksakte PWM-avfyringssignalene som kreves for omformertrinnet for å eliminere enhver feil mellom kommandoen og den faktiske motorposisjonen.

Den Critical Role of Field-Oriented Control (FOC)

Den superior performance of the AC Servo Drjegve sammenlignet med en standard VFD kommer ned til bruken av Feltorientert kontroll (FOC) , noen ganger kalt Vector Control.

• Den Problem: Å kontrollere en vekselstrømsmotor er komplisert fordi dreiemomentet og fluksen er koblet sammen (avhengig av hverandre).

• Den FOC Solution: Den DSP in the drive mathematically transforms the motor's three-phase AC currents ( $i_a,i_b,i_c$ ) fra den fysiske statorreferanserammen til en roterende to-akset likestrømsreferanseramme ( $i_d,i_q$ ).

  • Den d-akse strøm ( $i_d$ ) kontrollerer magnetisk fluks (eller felt).

  • Den q-akse strøm ( $i_q$ ) kontrollerer dreiemoment .

• Den Advantage: Ved å koble fra fluks og dreiemoment kan frekvensomformeren presist og raskt styre dreiemomentet, noe som gir motoren en høy dynamisk respons som ligner på en høyytelses DC-motor. Dette er avgjørende for rask akselerasjon og presis posisjonering som definerer et servosystem.

Kraftvurderingshensyn

Når du velger en AC Servo Drjegve , sin effektklasse er kritisk og må tilpasses motor- og brukskravene. Denne vurderingen definerer stasjonens evne til å håndtere de nødvendige:

• Kontinuerlig strøm: Den current the drive can safely supply during continuous operation (steady state).

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

Den sophisticated architecture of the AC Servo Drjegve er det som gjør den i stand til pålitelig å levere høye toppstrømmer for dynamisk bevegelse samtidig som den opprettholder ekstremt presis kontroll over posisjon, hastighet og dreiemoment, noe som gjør den uunnværlig i avansert automatisering.