Udviklingsstatus og udsigt til DC-motorhastighedsreguleringskredsløb
I processen med moderne industriel produktion er der næsten ingen steder uden brug af elektrisk drev. Med den løbende forbedring af produktionsteknologi, produktkvalitet og output kræves der flere og flere produktionsmaskiner for at realisere automatisk hastighedsregulering. Det elektriske drivsystem med justerbar hastighed kan opdeles i DC-hastighedsregulering og AC-hastighedsregulering. DC-motor har fremragende hastighedsreguleringsegenskaber, jævn og bekvem hastighedsregulering, let at udjævne hastighedsregulering i et stort område, stor overbelastningskapacitet, kan modstå hyppige stødbelastninger, kan realisere hyppig trinløs hurtig opstart, bremsning og omvendt rotation, og kan opfylde forskellige særlige driftskrav i produktionsprocesautomatiseringssystemet. Indtil videre er det stadig meget udbredt i metalskærende værktøjsmaskiner, papirmaskiner og andre områder, der kræver højtydende kontrollerbar elektrisk drev, Derfor er DC-hastighedsreguleringssystem stadig meget udbredt i forskellige produktionsafdelinger med høje krav til automatisk styring. Det er den vigtigste form for hastighedsreguleringssystem indtil nu. DC-motorer er opdelt i to kategorier: kommutator og ikke-kommutator. Børsteløs jævnstrømsmotor er udviklet på basis af børsteløs jævnstrømsmotor. I 1831 opdagede Faraday fænomenet elektromagnetisk induktion, som lagde det teoretiske grundlag for moderne motor.
Den første DC-motor blev udviklet med succes i 1840'erne. Det tog omkring 70 år for DC-motoren at modne. Med udvidelsen af brugen bliver kravene til DC-motor højere og højere. Det er klart, at kontaktkommuteringsanordningen begrænser anvendelsen af børste-DC-motor i mange tilfælde. For at erstatte den mekaniske kontaktanordning af børstekommutatorstrukturen af børste-DC-motoren har folk foretaget en langsigtet udforskning. Allerede i 1915 opfandt amerikanske langmil kviksølvensretteren, der styrer nettet, og lavede inverterenheden fra DC til AC; I 1930'erne blev det foreslået at bruge ionanordning til at realisere den såkaldte kommutatormotor, hvor motorens statorvikling udskiftes i henhold til rotorpositionen. Denne type motor har ingen praktisk betydning på grund af dens ringe pålidelighed, lave effektivitet og tunge og komplekse hele enhed. Den hurtige udvikling af videnskab og teknologi har bragt et spring inden for halvlederteknologi. Den vellykkede udvikling af switching transistor har bragt vitalitet til skabelsen af en ny motor - en børsteløs DC-motor.
Udviklingsstatus og udsigt til DC-motorhastighedsreguleringskredsløb
I 1955 ansøgte D. Harrison og andre i USA for første gang om et patent til at erstatte motorbørstekontakten med transistorkommutationslinje, som er prototypen på en børsteløs jævnstrømsmotor. Den er sammensat af effektforstærkningsdel, signaldetekteringsdel, magnetisk pollegeme og transistoromskifterkredsløb. Dens arbejdsprincip er, at når rotoren roterer, induceres et periodisk signalpotentiale i signalviklingen W1 eller W2. Dette signal tænder henholdsvis transistorerne BG1 og BG2, hvilket får effektviklingerne W1 og W2 til at føde på skift, det vil sige, at kommutering realiseres. Problemet er for det første, at når rotoren ikke roterer, er der intet induceret potentiale i signalviklingen, transistoren er ikke forspændt, og strømviklingen kan ikke føde, så denne børsteløse motor har intet startmoment; for det andet er transistorens strømforbrug stort på grund af signalpotentialets lille forkantstejlhed. For at overvinde disse ulemper bruger folk kommutatoren til centrifugalanordningen eller placerer hjælpemagnetisk stål på statoren for at sikre en pålidelig start af motoren, men strukturen af førstnævnte er kompleks, mens sidstnævnte stadig har brug for yderligere startimpuls; Derefter, efter gentagne eksperimenter og kontinuerlig praksis, fandt folk endelig den mekaniske kommuteringsenhed ved hjælp af positionssensor og elektronisk kommuteringskredsløb til at erstatte den børsteløse jævnstrømsmotor, hvilket åbnede en ny måde for udviklingen af børsteløs jævnstrømsmotor. I begyndelsen af 1960'erne kom positionssensor af nærhedskontakttype, positionssensor af elektromagnetisk resonanstype og positionssensor af højfrekvent koblingstype, som virker til at nærme sig noget, ud efter hinanden, og derefter udkom Magnetoelektrisk kobling og fotoelektriske positionssensorer. hurtig udvikling af halvlederteknologi, folk er interesserede i Hall-effekten opdaget af American Hall i 1879. Efter mange anstrengelser blev den børsteløse DC-motor ved hjælp af Hall-effekten med succes prøveproduceret i 1962. Med fremkomsten af magnetisk følsom diode, som er tusindvis af gange mere følsom end Hall-elementet, i begyndelsen af 1970'erne blev en børsteløs DC-motor med hjælp fra magnetisk følsom diode udviklet med succes.
Mens de udvikler forskellige typer positionssensorer, forsøger folk at finde en børsteløs DC-motor uden yderligere positionssensorstruktur. I 1968 blev w. mieslinger fra den tidligere Forbundsrepublik Tyskland foreslog en ny metode til at realisere kommutering ved kapacitiv faseforskydning: på dette grundlag udviklede R. hanitsh fra den tidligere Forbundsrepublik Tyskland med succes en børsteløs jævnstrømsmotor uden yderligere positionssensor til at realisere kommutering med kombination af digital ringfordeler og nulgennemgang diskriminator. Folk har været engageret i forskningen i positionssensorløs. Ifølge metoden til rotorpolpositionsidentifikation af synkronmotor opnås rotorpolpositionen for børsteløs jævnstrømsmotor indirekte ved at bruge den inducerede elektromotoriske kraft (spænding) af statorviklingen, det vil sige indirekte detektionsmetode. Sammenlignet med den direkte detekteringsmetode er positionssensoren udeladt, hvilket kan forenkle kompleksiteten af den originale motorkropstruktur. Den er især velegnet til børsteløs DC-motor med lille størrelse og lille kapacitet. Siden 1980'erne, med den hurtige udvikling af mikrocomputerteknologi, er den børsteløse DC-motor uden rotorpositionssensor gået ind i den praktiske fase; Derudover er der med fremkomsten af multifunktionelle sensorer blevet brugt en sensor i det børsteløse DC-motor servodrivsystem til at registrere rotorpolposition, hastighed og servoposition på samme tid.
Udviklingsstatus og udsigt til DC-motorhastighedsreguleringskredsløb
Siden halvlederteknologiens fødsel i slutningen af 1950'erne er udviklingshastigheden meget hurtig, og ydeevnen af krafthalvlederenheder er gradvist blevet forbedret. Samtidig har dens tilsvarende drivkreds også udviklet sig hurtigt. Nu kan ét drivende kredsløb drive trefaset og seks kontakter, hvilket i høj grad forenkler det perifere kredsløb.
Kredsløb, især design af drivkredsløb. Samtidig har fremkomsten af højtydende permanentmagnetmaterialer, såsom samarium-kobolt og neodymjernbor, lagt et solidt grundlag for den brede anvendelse af børsteløs jævnstrømsmotor.
I nogle specielle anvendelsesområder, der kræver høj effektivitet og høj effekttæthed, indikerer det den lyse udsigt til børsteløs DC-motordrev. Den internationale udviklingsvarme af børsteløs jævnstrømsmotor og dens drivsystem fra alle aspekter vil fortsætte. Som et resultat vil den børsteløse jævnstrømsmotor fortsætte med at blive genstand for højtydende positionsfri servoenhed i fremtiden.
Speciel kontrollerbar DC-strømforsyning er nødvendig i DC elektrisk drivsystem. Følgende: For det første brugte det originale DC-hastighedsreguleringssystem konstant DC-spænding til at levere strøm til DC-motorens anker og realiserede hastighedsregulering ved at ændre modstanden i ankerkredsløbet. Denne metode er enkel, nem at fremstille og billig. Men ulemperne er lav effektivitet, bløde mekaniske egenskaber og kan ikke justere hastigheden jævnt i et bredt område, så det er sjældent brugt i øjeblikket. For det andet dukkede generatormotoren op i slutningen af 1930'erne (også kendt som roterende konvertergruppe). Med brug af magnetisk forstærker, motorekspander, tyristor og andre kontrolenheder kan fremragende hastighedsreguleringsydelse opnås, såsom bredt hastighedsreguleringsområde (10:1 til snesevis af:1), lille hastighedsændringshastighed og jævn hastighedsregulering, især når motoren er decelereret, Svinghjulets inerti på motorakslen kan nemt føres tilbage til elnettet gennem generatoren. På den måde kan man på den ene side opnå jævne bremseegenskaber, på den anden side kan energitab reduceres og effektiviteten forbedres. Den største ulempe ved generatoren og motorhastighedsreguleringssystemet er imidlertid, at det skal tilføje to roterende motorer svarende til hastighedsreguleringsmotoren og noget ekstra excitationsudstyr, så det er svært at opretholde volumen.
Udviklingsstatus og udsigt til DC-motorhastighedsreguleringskredsløb
DC-motorer er opdelt i to kategorier: kommutator og ikke-kommutator. DC-motorhastighedsreguleringssystem brugte først konstant DC-spænding til at levere strøm til DC-motoren og realiserede hastighedsregulering ved at ændre modstanden i ankerkredsløbet. Denne metode er enkel, nem at fremstille og billig; Imidlertid er ulemperne lav effektivitet og bløde mekaniske egenskaber, som ikke kan opnå bred og jævn hastighedsregulering. Denne metode er kun anvendelig til nogle felter med lav effekt og uden hastighedsreguleringsområde Luk. I slutningen af 1930'erne gjorde fremkomsten af generator og motorsystem en jævnstrømsmotor med fremragende hastighedsreguleringsydelse meget udbredt. Denne kontrolmetode kan opnå et bredt hastighedsreguleringsområde, lille hastighedsændringshastighed og jævn hastighedsreguleringsydelse. Imidlertid er de største ulemper ved denne metode stor systemvægt, stor jordbelægning, lav effektivitet og vanskelig vedligeholdelse. I de seneste år, med den hurtige udvikling af kraftelektronisk teknologi, har DC-motorhastighedsreguleringssystemet drevet af tyristorkonverter erstattet generatoren og motorhastighedsreguleringssystemet, og dets hastighedsreguleringsydelse har langt overskredet generatorens dynamiske ydeevne og pålidelighed . Udviklingen af IGBT og andre højeffektenheder inden for kraftelektronikteknologi erstatter tyristorer, og et DC-hastighedsreguleringssystem med bedre ydeevne er opstået. I lang tid har forskningen inden for simuleringsområdet fokuseret på etableringen af en simuleringsmodel, det vil sige, efter etableringen af en systemmodel, skal en algoritme designes til at gøre systemmodellen accepteret af computeren og derefter kompileres i computerprogram og køre på computeren. Derfor er forskellige simuleringsalgoritmer og simuleringssoftware blevet født efter hinanden.
Fordi der er lidt forskning om modeletablering og simuleringseksperiment, tager modellering normalt lang tid. Samtidig skal analysen af simuleringsresultater også stole på relevante eksperter, og der mangler direkte vejledning til beslutningstagere, hvilket i høj grad hæmmer beslutningstagning. Det hindrer popularisering og anvendelse af simuleringsteknologi.
Simulink, et dynamisk systemsimuleringsværktøj leveret af MATLAB, er det mest kraftfulde, fremragende og nemme at bruge blandt mange simuleringssoftware. Det løser effektivt problemerne i ovenstående simuleringsteknologi. I Simulink bliver modelleringen af systemet meget enkel, og simuleringsprocessen er interaktiv, så simuleringsparametrene kan ændres efter ønske, og de modificerede resultater kan opnås med det samme. Derudover kan simuleringsresultaterne analyseres og visualiseres ved brug af forskellige analyseværktøjer i MATLAB.
Simulink kan gå ud over den ideelle lineære model for at udforske mere realistiske modeller af ikke-lineære problemer, såsom friktion, luftmodstand, gearindgreb og andre naturlige fænomener i den virkelige verden; Det kan simulere store stjerner og små molekylære atomer. Den kan modellere og simulere en bred vifte af objekter, som enten kan være mekaniske, elektroniske og andre reelle enheder eller ideelle systemer. Det kan simulere kompleksiteten af et dynamisk system, som kan være kontinuerligt, diskret eller hybridt. Simulink vil få din computer til at blive - et laboratorium, som kan bruges til at modellere og simulere forskellige systemer, der eksisterer, ikke eksisterer, eller endda det modsatte i virkeligheden.
De traditionelle forskningsmetoder omfatter hovedsageligt analytisk metode, eksperimentel metode og simulationseksperiment. De to første metoder har ikke kun deres egne fordele, men har også forskellige begrænsninger. Med udviklingen af produktionsteknologi stilles der højere krav til elektrisk kørsel ved start og bremsning, fremad- og tilbagedrejning, hastighedsreguleringsnøjagtighed, hastighedsreguleringsområde, statiske karakteristika, dynamisk respons og så videre krav, som kræver omfattende brug af hastighed reguleringssystem. På grund af DC-motorens gode hastighedsreguleringsydelse og momentstyringsydelse er DC-hastighedsreguleringssystem blevet brugt siden 1930'erne. Dens udviklingsproces er som følger: fra den tidligste styring af roterende konverterenhed til styring af forstærker og magnetisk forstærker. Yderligere er DC-hastighedsregulering realiseret med statisk tyristorkonverter og analog controller. Senere bruges PWM-kontrolkredsløbet, der består af kontrollerbar ensretter og højeffekttransistor, til at realisere digital DC-hastighedsregulering, som løbende forbedrer systemets hurtighed, kontrollerbarhed og økonomi. Den kontinuerlige forbedring af hastighedsreguleringsydelsen gør anvendelsen af DC-hastighedsreguleringssystem mere og mere udbredt.
Udviklingsstatus og udsigt til DC-motorhastighedsreguleringskredsløb
Med udviklingen af produktionsteknologien stilles der højere krav til DC-elektrisk drev ved start og bremsning, fremad- og tilbagedrejning, reguleringsnøjagtighed, hastighedsreguleringsområde, statiske karakteristika og dynamisk respons, hvilket kræver et stort antal DC-hastighedsreguleringssystemer. Derfor vil forskningen i DC-hastighedsreguleringssystem være mere dybtgående.
DC-motor er den tidligste motor og den tidligste motor til at realisere hastighedsregulering. I lang tid har jævnstrømsmotor indtaget den dominerende position inden for hastighedskontrol. På grund af dens gode lineære hastighedsreguleringskarakteristika, enkle kontrolydelse, høje effektivitet og fremragende dynamiske ydeevne, er den stadig det bedste valg til de fleste hastighedsreguleringskontrolmotorer. Derfor er det af stor betydning at undersøge hastighedsreguleringen af DC-motorer. DC-motorens ankerspænding leveres af det trefasede tyristor ensretterkredsløb gennem udjævningsreaktoren L, og tyristorens styrevinkel justeres ved at ændre trigger-faseskiftende styresignal UC for at ændre udgangsspændingen af ensretteren og realisere hastighedsreguleringen af DC-motoren. Figur 1-1 er det skematiske diagram af tyristor DC-motorhastighedsreguleringssystem. På figuren er VT en tyristorstyrbar ensretter. Ved at justere udløserens styrespænding Uc for at flytte triggerimpulsens fase, kan den gennemsnitlige ensrettede spænding UD ændres for at opnå jævn hastighedsregulering.
