Die Physik der Steuerung: Eintauchen in die Architektur von AC-Servoantrieben

Dichchchchchchche AC-Servoantrieb ist ein hochentwickeltes Stück Leistungselektronik, das einen Triumph der auf die Elektrotechnik angewundten Steuerungstheorie darstellt. Um seine Hochleistungsfähigkeiten zu verstehen, ist es wichtig, über seine funktionale Rolle hinauszuschauen und seine zu untersuchen interne Architektur – die Komponenten und Prozesse, die eine präzise Bewegung ermöglichen.

Interne Architektur: Die drei Hauptsubsysteme

Ein AC-Servoantrieb besteht im Allgemeinen aus drei primären Funktionsstufen, die den eingehenden Wechselstrom auf der Grundlage von Rückkopplungssignalen in präzise gesteuerten Wechselstrom für den Motor umwandeln:

1. Leistungsumwandlungsstufe (Gleichrichter):

   • Dichchchchchchche 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 .

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

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

2. Leistungsumkehrstufe (Wechselrichter):

   • Dichchchchchchches ist der Kernstromschaltabschnitt, der typischerweise aus einer Reihe von besteht Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) .

   • Dichchchchchchche control board uses Pulsweitenmodulation (PWM) Techniken zum schnellen Schalten der IGBTs, wobei die Gleichspannung wieder in eine dreiphasige Wechselstromwellenform umgewandelt wird.

   • Entscheidend ist, dass der Antrieb das steuert Frequenz, Betrag und Phase dieser Ausgangs-AC-Wellenform mit extrem hoher Auflösung, um die Drehzahl und das Drehmoment des Motors präzise zu verwalten.

3. Kontroll- und Verarbeitungsphase (Das Gehirn):

   • Dazu gehört der Mikroprozessor bzw Digitaler Signalprozessor (DSP) das die Regelkreise ausführt.

   • Es verarbeitet die eingehenden Positions-/Geschwindigkeitsbefehle und nutzt Echtzeit-Feedback vom Encoder oder Resolver des Motors.

   • Anschließend wird das ausgeführt PID-Regelkreise and Feldorientierte Steuerung (FOC) Algorithmen zur Berechnung der genauen PWM-Zündsignale, die für die Wechselrichterstufe erforderlich sind, um Fehler zwischen dem Befehl und der tatsächlichen Motorposition zu beseitigen.

Dichchchchchchche Critical Role of Field-Oriented Control (FOC)

Dichchchchchchche superior performance of the AC-Servoantrieb Im Vergleich zu einem Standard-VFD kommt es auf die Verwendung an Feldorientierte Steuerung (FOC) , manchmal auch Vektorsteuerung genannt.

• Dichchchchchchche Problem: Dichchchchchchche Steuerung eines Wechselstrommotors ist komplex, da Drehmoment und Fluss gekoppelt (interdependent) sind.

• Dichchchchchchche FOC Solution: Dichchchchchchche DSP in the drive mathematically transforms the motor's three-phase AC currents ( $i_a,i_b,i_c$ ) vom physikalischen Stator-Bezugssystem in ein rotierendes zweiachsiges Gleichstrom-Bezugssystem ( $i_d,i_q$ ).

  • Dichchchchchchche d-Achsen-Strom ( $i_d$ ) steuert die magnetischer Fluss (oder Feld).

  • Dichchchchchchche q-Achsen-Strom ( $i_q$ ) steuert die Drehmoment .

• Dichchchchchchche Advantage: Durch die Entkopplung von Fluss und Drehmoment kann der Antrieb das Drehmoment präzise und schnell steuern, wodurch der Motor eine hohe Dynamik erhält, die der eines Hochleistungs-Gleichstrommotors ähnelt. Dies ist entscheidend für die schnelle Beschleunigung und präzise Positionierung, die ein Servosystem ausmachen.

Überlegungen zur Leistungsbewertung

Bei der Auswahl eines AC-Servoantrieb , es Nennleistung ist von entscheidender Bedeutung und muss auf die Anforderungen des Motors und der Anwendung abgestimmt sein. Diese Bewertung definiert die Fähigkeit des Laufwerks, die erforderlichen Anforderungen zu bewältigen:

• Dauerstrom: Dichchchchchchche current the drive can safely supply during continuous operation (steady state).

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

Dichchchchchchche sophisticated architecture of the AC-Servoantrieb Dadurch ist es in der Lage, zuverlässig hohe Spitzenströme für dynamische Bewegungen zu liefern und gleichzeitig eine äußerst präzise Kontrolle über Position, Geschwindigkeit und Drehmoment beizubehalten, was es in der fortgeschrittenen Automatisierung unverzichtbar macht.